碾压混凝土坝层间开裂过程模拟

针对碾压混凝土坝施工层面开裂破坏模拟问题,从混凝土细观结构角度出发,首先利用块体切割算法,生成了碾压混凝土坝随机骨料模型;然后,通过黏结单元嵌入算法,建立了坝体黏结裂缝模型;最后,利用Abaqus模拟了坝体层间开裂过程。实例模拟得出:当水容重超载系数为60时,坝体上游面拐点处的层面先出现裂缝,该区域应力集中现象明显;混凝土碾压坝在施工中,应避免在坝体轮廓拐点处分层。该研究可为碾压混凝土坝施工层面开裂破坏的预测提供参考。

考虑初始随机缺陷的橡胶混凝土破坏形态研究

以橡胶颗粒作为集料制备而成的橡胶混凝土生态材料,在改善延性性能的同时也改变了传统混凝土的缺陷形态.本文基于黏结裂缝模型,以橡胶混凝土的砂浆、粗骨料、橡胶颗粒、砂浆-橡胶界面、砂浆-骨料界面及砂浆-砂浆界面组成的六相材料细观构型为切入点,提出建立橡胶混凝土二维随机初始缺陷模型的方法,描述了典型破坏形态,并探讨了橡胶粒、不同位置初始缺陷含量对计算结果的影响程度.结果表明:随着粒径的减小,橡胶混凝土的抗拉强度增加;初始缺陷对橡胶混凝土的力学性能影响程度显著且随含量的增加呈线性降低,在数值模拟中,不可忽略.

纤维定向布放钢纤维混凝土力学性能及断裂过程细观分析

钢纤维的适量掺入使得钢纤维混凝土力学性能有显著提高。基于试验配合比随机生成二维钢纤维混凝土梁细观模型,对体积分数相同的钢纤维分别采用随机乱向分布、受拉区水平定向布放和沿最大主拉应力布放3种方式进行建模研究,结合黏结裂缝模型,对钢纤维混凝土梁抗弯试验进行了数值模拟,分析了钢纤维掺量和取向对钢纤维混凝土的力学性能影响。将数值计算结果与已有试验结果进行对比分析,结果表明,钢纤维定向布放可以大幅度提高混凝土抗弯性能及断裂过程阻裂增韧效果。

橡胶混凝土细观性能的数值分析

从细观角度出发,以骨料、橡胶颗粒、砂浆基质、骨料砂浆界面、橡胶砂浆界面及砂浆-砂浆界面六相成分组成的橡胶混凝土细观有限元模型为切入点,建立了基于黏结裂缝模型的混凝土细观模型,以单轴受拉为例,研究了掺量及粒径对橡胶混凝土细观性能的影响。结果表明:合理减小橡胶颗粒的粒径可以使橡胶更为均匀的分布在砂浆基质中,从而提高强度和变形能力,这种方法是一种有效改善橡胶混凝土力学性能的方式;采用黏结裂缝单元建立的细观模型可以很好解决小粒径的仿真问题。

基于X射线计算断层扫描图像的混凝土细观断裂模拟

对混凝土试块进行了X射线计算机断层扫描(XCT)原位试验,提出了基于XCT图像的细观有限元断裂模型。此模型利用微观XCT图像信息高精度地模拟混凝土中的各相组成材料,即骨料、水泥浆以及孔洞,从而考虑了真实材料的非均质性。采用零厚度黏结裂缝单元进行了断裂模拟,裂缝单元被预先嵌入到水泥砂浆中以及其与骨料的交界面处,用于表征潜在裂纹。这些裂缝单元采用应力-相对位移本构关系来表征骨料咬合、裂缝面间的摩擦以及材料的黏结等作用。对该模型进行了混凝土单轴受拉数值仿真,通过与文献中试验以及模拟结果的对比,初步证实了该方法的有效性。