基于随机骨料数学模型的混凝土弹性模量预测

按照混凝土试件的实际配比计算出各粒径区间的骨料体积含量,对骨料颗粒进行随机投放,生成随机骨料的数值模型。对不同形状骨料的随机骨料模型建立的体积表征单元(RVE)施加均匀位移边界条件,通过有限元方法计算该RVE中的应力和应变场,然后由细观力学数值均匀化方法预测RVE的有效弹性模量。数值计算结果和试验值的对比表明,基于随机骨料模型的混凝土弹性模量的预测是有效的,骨料含量为40%和60%时预测值与试验值相近;由多边形骨料模型得到的弹性模量略高于圆形骨料,骨料的空间分布对于预测结果的影响甚微。假定材料的细观单元力学性质服从Weibull分布时,预测的有效弹性模量结果偏低,且随均质度的减小而减小。     

考虑界面影响的混凝土弹性模量的数值预测

提出了一种考虑界面过渡层影响的混凝土弹性模量的数值预测方法。将球形骨料与包裹它的界面过渡层作为二相复合球结构的等效颗粒,由广义自洽方法计算不同粒径骨料与界面过渡层组成复合球的有效模量。然后由等效颗粒生成的随机骨料模型建立体积表征单元,施加均匀位移边界条件,通过数值方法计算该体积表征单元中的应力和应变场,由细观力学数值均匀化方法预测体积表征单元的有效弹性模量。计算结果表明:对于不同骨料含量的混凝土,有效弹性模量的预测值与试验值非常接近,界面过渡层的厚度对混凝土的整体弹性性质有较大影响。     

大跨度弧形闸门静动力学数值分析

针对大跨度弧形闸门结构受力复杂且易发生弯曲变形和振动问题,采用有限元软件ANSYS对弧形闸门进行分析计算,对闸门主要部件的应力状态及变形情况进行了校核,分析了闸门自振频率的影响因素,全面评估了闸门的安全性能。并以目前国内跨度最大的某弧形闸门为研究对象,对不同工况下闸门的刚度和强度进行了计算,考虑流体与闸门之间的流固耦合作用,利用附加水体法分析了水体对闸门自振频率的影响,同时还研究了不同开度闸门自振频率变化情况。结果表明,弧形闸门总体强度和刚度满足设计要求,主要部件存在局部应力集中;水体作用使闸门的自振频率有一定程度的减小;随开度的增加,闸门的振动频率有不同程度的增加。     

颗粒增强复合材料的扩展有限元模拟方法

为了简化颗粒增强复合材料的单元划分问题，采用扩展有限元的富集技术模拟材料的非均质性。在扩展有限元理论框架下，无须严格按照材料的几何边界划分计算网格，从而单元划分十分简便。利用水平集函数来表征夹杂材料的几何界面，并构造富集函数以修正与材料界面相交单元的形函数。对于包含多种材料的单元，只需要进行单元分解，分区域形成单元刚度矩阵。阐述了扩展有限元位移模式的构造，支配方程的建立以及数值积分方案等。最后，分别应用扩展有限元和常规有限元方法模拟了单轴受拉的颗粒增强材料，计算结果表明扩展有限元方法是简单有效的。     

颗粒增强复合材料的扩展有限元模拟方法

摘要：为了简化颗粒增强复合材料的单元划分问题,采用扩展有限元的富集技术模拟材料的非均质性。在扩展有 限元理论框架下,无须严格按照材料的几何边界划分计算网格,从而使单元划分十分简便。利用水平集函数来表 征夹杂材料的几何界面,并构造富集函数以修正与材料界面相交单元的形函数。对于包含多种材料的单元,只需 要进行单元分解,分区域形成单元刚度矩阵。阐述了扩展有限元位移模式的构造,支配方程的建立以及数值积分 方案等。最后,分别应用扩展有限元和常规有限元方法模拟了单轴受拉的颗粒增强材料,计算结果表明扩展有限 元方法是简