Mazars模型下负温高强混凝土受冻损伤分析

对C50～C70级负温高强砼 (HSCMT)早期受冻 7d转正温养护 56d后静力弹性模量进行试验 ,并对比未受冻害的HSCMT ,以分析冻结损伤变量Dv,采用Mazars模型分析损伤演化过程 。

混凝土MAZARS模型的非局部化及其数值实现与验证

MAZARS模型是在损伤力学框架内建立的经典混凝土本构模型之一,由于其属于局部本构模型,故基于MAZARS模型的混凝土损伤有限元分析存在单元尺寸依赖性,无法保证分析结果的客观性,此外,以非线性有限元分析能力著称的ABAQUS平台尚未内置MAZARS模型.为实现在ABAQUS平台上开展基于MAZARS模型的混凝土损伤破坏的客观分析,本文将MAZARS模型与积分形式的非局部理论相结合,给出了非局部MAZARS模型的理论表达,并提出了与ABAQUS数据传递方式相适应的的非局部MAZARS模型数值实现方法.在此基础上,利用ABAQUS提供的UMAT、UEXTERNALDB以及USDFLD 3个子程序接口,通过二次开发完成了非局部MAZARS模型在ABAQUS平台上的数值实现,拓展了ABAQUS在混凝土损伤方面的分析功能.算例分析验证了本文所提出方法的可行性与程序开发的正确性.

混凝土MAZARS本构模型在ABAQUS中的数值实现及验证

由于对混凝土的非线性力学行为具有良好的模拟能力,在损伤力学框架内建立起来的MAZARS本构模型已在相关学术界和工程界得到广泛认可,但以非线性分析能力著称的通用有限元软件ABAQUS平台尚未内置MAZARS本构模型。为此,基于MAZARS本构模型基本理论与ABAQUS提供的用户材料模型接口,给出了基于ABAQUS的MAZARS本构模型数值实现流程,进而通过编制UMAT子程序对MAZARS本构模型进行了二次开发。在此基础上,通过开展混凝土单轴拉伸破坏过程模拟验证了程序开发的正确性,并结合混凝土重力坝、拱坝损伤破坏分析进行了初步应用。

基于ANSYS的混凝土Mazars损伤本构模型二次开发及应用

为丰富ANSYS现有的材料库中表征混凝土损伤行为的本构关系模型,基于连续介质损伤力学,引入了混凝土Mazars损伤本构,基于usermat子程序编译本构模型并利用ANS_ADMIN程序链接生成了自定义版本ANSYS,基于此ANSYS程序建立高速铁路无砟轨道路基有限元模型,研究60t弹射冲击荷载作用下轨道损伤情况。

不同损伤模型下的混凝土拉伸力学性能分析

采用双折线模型、Mazars模型和Lemaitre模型三种损伤模型来计算二级配混凝土的拉伸强度,研究混凝土立方体的力学性能以及混凝土立方体的破坏过程,同时利用计算出的应力应变数据绘制应力～应变曲线,从而得出单轴荷载作用下混凝土试件的破坏规律,分析结果表明,采用前两个损伤模型来研究混凝土的力学性能是可行的。

基于COMSOL平台的水工混凝土冻融损伤模型试验验证与应用

由于MAZARS本构模型能够很好地模拟混凝土的非线性力学行为,而以多物理场耦合能力著称的有限元软件Comsol Multiphysics平台不能很好地模拟混凝土的非线性力学行为。为此,通过Comsol Multiphysics提供的外部材料函数,在此给出了MAZARS本构模型数值实现流程,进而通过编制C语言程序对Comsol Multiphysics进行了二次开发。以此为基础,模拟了水工混凝土在单轴压缩下的破坏过程,与试验结果进行了比较分析,验证了所开发程序的正确性,并进一步分析了中心低温、降温速率和抗冻设计等级对水工混凝土抗冻融能力的影响。

混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟

在细观层次上,把混凝土看作是由水泥砂浆、骨料及二者之间的界面组成的复合材料,应用渐变网格剖分方法对随机投放的骨料、界面和水泥砂浆进行网格剖分,删除多余节点,重新排列节点顺序,生成三维随机骨料分布的细观有限元数值模型.利用该模型分别进行了混凝土的单轴拉伸、压缩、劈拉和梁弯曲等数值试验,分析了不同界面参数、不同砂浆损伤参数、不同加载形式对混凝土试件的变形特点、破坏形式以及承载能力的影响,探讨了混凝土宏观力学性能(如应变软化和剪胀等性质)的细观机制.

空间相关非平稳地震荷载作用下的大坝风险分析

坝体风险性研究具有十分重要的意义。文章提出了在空间相关非平稳地震荷载作用下,不同破坏模式下的大坝风险分析系统分析方法。首先采用人工生成空间相关非平稳地震动时程和Mazars混凝土损伤模型,通过对混凝土重力坝的坝头、上游折坡面以及建基面等处的损伤值及其抗滑稳定系数的研究,然后推导了大坝溃口宽度以及相应的溃口流量随时间的变化规律,根据溃口时间和流量变化推出了溃坝后的生命损失以及财产损失,最后进行了算例分析。通过计算结果可以看出,所提出的模型能够考虑大坝的风险发生的各个过程,并能够较全面的描述大坝的风险。

基于摄动法分析重力坝损伤的概率密度演化过程

提出了一种对重力坝进行损伤概率演化过程分析的方法.首先,使用虚拟激励法和Mazars损伤模型分析了初始迭代过程中,在坝体在确定性静力荷载和随机的地震荷载激励下的重力坝损伤因子期望值与方差的计算;然后基于摄动法分析了在其余迭代过程中,重力坝损伤因子的概率密度演化过程.最后,给出了实例分析,并分析了坝体的损伤分布情况以及本文方法的收敛性与稳定性.

水泥砂浆立方体试件劈拉强度尺寸效应研究

采用物理模型试验方法和数值仿真分析方法,研究水泥砂浆立方体试件劈拉强度的尺寸效应,探索试件劈拉面上的水平拉应力分布规律以及试件的劈拉破坏机理.一方面,在实验室进行了不同尺寸水泥砂浆立方体试件劈拉强度物理模型试验;另一方面,基于MAZARS各向同性损伤理论,建立水泥砂浆劈拉数值试验模型,利用APDL命令流实现了试件劈拉破坏过程的数值仿真模拟.将数值仿真结果与相应的物理试验结果进行对比,结果表明：数值试验结果与模型试验结果表现出了很好的一致性;不同尺寸的水泥砂浆立方体试件,其劈拉强度具有明显的尺寸效应,且劈拉强度随着立方体试件尺寸的增大而减小;试件首先沿劈拉面出现损伤,进而发生开裂;试件在劈拉面上的水平应力呈现中部受拉、两端受压的分布规律.数值仿真与模型试验相结合的研究方法以及本文的研究成果对于混凝土结构工程应用以及材料学研究都具有借鉴意义.