混凝土随机参数化骨料模型及加载的数值模拟

在细观层次上,混凝土被认为是一种由粗骨料、水泥砂浆以及二者间的黏结界面所组成的三相非均质复合材料。为此,在二维情形下,基于参数曲线的自由变形技术,将混凝土骨料及黏结界面的轮廓线用确定的、形式统一的参数方程予以表示,建立了混凝土随机参数化骨料数学模型。对骨料为卵石和碎石的混凝土,分别给出了级配、含量、配合比等可控制的随机混凝土数值试样。该数学模型描述了骨料、砂浆与黏结界面组成的二维三相复合结构形式。最后,使用MATLAB、AutoCAD和ANSYS软件建立了有限元网格模型,并进行了数值加载试验。结果表明,该方法可较好地满足混凝土动静力学性能细观数值分析的要求。     

达西定律推导中的启示在实际工程中的应用

从达西定律的理论推导中可以看到,多孔介质的平均粒径水平是影响渗流的重要因素。工程实例及分析证实了增大有效粒径对渗流的影响。     

混凝土三维随机参数化骨料模型

在三维情形下,基于参数曲面的自由变形技术,将混凝土骨料及黏结界面,用确定的、形式统一的参数方程予以表示,建立了混凝土随机参数化骨料数学模型;以骨料为卵石的混凝土为例,给出了级配、配合比等都可控制的骨料含量超过50%的随机混凝土数值试样,提出了用参数映射法对试件进行有限元网格剖分的方法。该数学模型较好地描述了骨料、砂浆与黏结界面组成的三维三相复合结构形式,为进一步在细观层次上研究和确定混凝土的动力学性能打下了基础。     

连续梁桥在桩-土共同作用下的隔震效果分析

建立了澳门澳凼第三大桥的9跨连续梁桥的梁体、桥墩和基础共同工作的空间有限元分析模型,建立了3种桥梁支座形式的弹簧单元恢复力模型;并分别在顺、横桥向输入EL-Centro波进行连续梁桥的对比时程分析。研究表明:采用铅芯橡胶支座能延长结构的周期;减小桥墩底部的弯矩和剪力,并使剪力得以合理分配;同时梁体位移也得到控制,隔震效果显著。     

SMA耗能器的阻尼性能试验研究

设计并制作了伸缩式形状记忆合金耗能阻尼器，并对此器件进行了试验研究。试验结果与理论分析结果吻合程度较好，表明器件的设计是合理的、加工制作的工艺满足了理论要求，为该器件的工程实际应用积累了实践经验。     

有限元-无限元法在重力坝应力分析中的应用

为考虑坝体-地基共同作用,建立了有限元-无限元耦合分析模型.首先介绍了二维问题中常用的单向无限单元的坐标变换式和位移函数,然后运用ABAQUS程序对一具有精确解的平面问题分别进行了有限元、有限元-无限元耦合分析,验证了引入无限元模拟无限域或半无限域问题的正确性和精确性.然后对KOYNA重力坝进行了静力计算分析,对有限元、有限元-无限元计算结果进行了比较.结果表明,基于ABAQUS的有限元-无限元法计算量小、精度高,为求解类似的无限域或半无限域问题提供了简洁、合理、精确的计算方法.     

基于CT图像的混凝土细观结构边缘检测技术

根据CT图像成像的特征以及图像边缘检测的原理,采用Laplacian方法、Canny方法、Roberts方法、Pre-witt方法、Sobel方法等多种方法分别对CT图像进行了边缘检测.从边缘检测的效果来看,采用Laplacian方法、Canny方法在边缘连续性和完整性上要优于Roberts方法、Prewitt方法、Sobel方法.将Canny方法检测到的边缘进行修正,效果较为理想,在此基础上,通过矢量化处理后导入到有限元软件中,得到了混凝土真实细观结构的有限元网格.研究表明,采用这种方法能有效地提升数值混凝土有限元计算模型的真实性,从而使数值计算成果与物理力学试验成果相吻合.     

混凝土坝施工过程仿真分析若干问题探讨

从材料参数描述、施工参数描述、等几个方面论述混凝土坝施工过程仿真分析面临的主要因素,并探讨了解决问题的可能途径,为进一步开展混凝土坝施工过程仿真分析研究提供参考。     

基于X射线CT的混凝土内部裂纹识别研究

利用医用CT设备采集了完整单轴压缩作用下的混凝土断面图像,分别采用阈值分割、聚类和图像差值三种算法提取了混凝土内部裂纹,讨论了三种算法提取混凝土内部裂纹时各自的优缺点,并对裂纹提取结果进行分析和评价。结果表明:阈值分割和聚类算法均难以区分裂纹和孔隙,图像差值算法不仅可以较好地提取裂纹,还能区分裂纹与孔隙;阈值分割和图像差值算法均需要通过大量试验确定合理阈值,聚类算法不需要设定阈值,可以避免选择阈值导致的人为误差;基于差值算法得到的差值图像可以定量描述裂纹的演化过程;随着CT设备的不断发展,图像差值算法将在混凝土细观结构研究中应用越来越广泛。     

循环荷载作用下混凝土卸载刚度试验研究

对钢纤维混凝土和普通混凝土试件进行了等应变增量重复加卸荷载试验,应变速率分别为10-5/s、10-4/s、10-3/s。试验结果表明,2种混凝土在加载初始段内,会出现卸载刚度提高的现象,之后混凝土的卸载刚度才会逐渐降低;在混凝土破坏时,钢纤维混凝土的卸载刚度退化率最终保持在0.2以上,普通混凝土的卸载刚度退化率则保持在0.1;卸载刚度提高的幅度与应变速率有关,在应变速率为10-3/s时,提高程度最明显,钢纤维混凝土与普通混凝土的卸载刚度退化率峰值分别提高19.0%和6.8%;不同应变速率的荷载作用下,钢纤维混凝土的卸载刚度变化差异比普通混凝土更加明显。在试验的基础上,进一步建立了卸载刚度退化率和应变之间的关系式。