混凝土内部界面过渡区脱开过程的扩展有限元模拟

混凝土内部的界面过渡区是材料的薄弱环节,一定程度上制约了混凝土整体的宏观力学性能.在扩展有限元的框架下,嵌入界面过渡区的粘聚脱开行为,对于含界面过渡区的扩展单元,采用材料分区的积分方案,建立了能够反映界面过渡区特征的扩展有限元模型.通过与含cohesive单元的有限元计算结果相对比,验证了本文模型的可靠性.最后,将建立的扩展有限元模型应用到混凝土细观数值模拟中去,获得了混凝土试样内部界面过渡区脱开过程的应力和变形响应,探究了界面过渡区力学特性对混凝土宏观力学性能的弱化规律.

混凝土细观扩展有限元法建模及宏观力学性能估算

混凝土内部的界面过渡区是材料的薄弱环节,一定程度上控制着混凝土材料的宏观力学性能,在界面应力和界面相对位移的框架下描述界面过渡区的本构行为,首先在界面应力空间下构建一个能够综合反映界面过渡区纯拉、拉剪和压剪加载下的初始开裂滑移面,然后通过两个独立的断裂能释放率参数:I型断裂能释放率和渐进II型断裂能释放率,来控制开裂滑移面的后继软化过程,建立了界面过渡区的摩擦剪胀型本构模型.并把该本构模型嵌入到扩展有限元的模式下,建立了能够反映界面过渡区复杂力学行为的扩展有限元模型.将建立的扩展有限元模型应用到混凝土细观数值模拟中去,探究了界面过渡区的初始界面刚度、峰值强度和断裂能释放率对混凝土宏观力学性能的影响规律。