三维凸型混凝土骨料随机投放算法

为了提供三维混凝土细观强度研究的数值模型,进行了三维混凝土随机骨料的投放算法研究。以体积为标度建立了一般多面体和凸型多面体两种形状骨料的侵入判别准则。并以凸多面体为研究对象建立了凸型骨料的生长模式和骨料"凸性"条件,给出相应的随机投放算法。该算法中,投放骨料初始形状为任意空间八面体,并始终在最长边上不断生长。在整个生长和投放过程中,骨料始终保持"凸"型。投放实例表明,与球形骨料假定建立的数值混凝土模型相比,凸多面体随机骨料模型能够更广泛地模拟混凝土材料结构。简单的算例说明了该模型可用于混凝土不均质性研究。

预设裂缝沥青复合小梁扩展有限元模拟

对含预设裂缝沥青复合小梁进行疲劳试验,探讨梁底部的支撑方式和预设裂缝位置对于复合小梁裂缝扩展行为和疲劳寿命的影响。采用随机骨料生成和投放算法建立复合梁的异质模型,借助ABAQUS平台的扩展有限元方法对比分析了复合梁在均质和异质模型下的裂缝扩展路径,并将模拟结果与试验结果进行对比。研究结果表明:均质和异质模型下裂缝扩展行为总体上基本一致,但裂缝扩展路径、最大主应力分布形式相差较大,异质模型下裂缝扩展路径更接近试验结果,其最大主应力分布也能更好地解释裂缝扩展朝着荷载作用位置进行且扩展速率在裂缝扩展过程中逐渐增大的现象;平板支撑方式下沥青复合小梁裂缝扩展行为与实际路面状况更接近。

预设裂缝沥青混合料梁三点弯曲试验及扩展有限元模拟

对含预设裂缝沥青混合料梁进行三点弯曲试验,探讨梁底部裂缝位置改变对于裂缝扩展行为的影响。基于随机骨料生成和投放算法建立沥青混合料梁细观异质模型,并采用扩展有限元方法对其进行了不同骨料粒径以及骨料、空隙共存形式下裂缝扩展行为分析,探讨骨料粒径的改变、空隙的加入对于梁内部应力分布、抵抗裂缝扩展以及引起路面沉陷的影响。研究内容对于梁裂缝扩展影响因素的分析及路面裂缝扩展行为数值模拟具有一定的参考价值。