基于细观结构塑钢纤维轻骨料混凝土受压力学性能数值模拟

为了从细观结构上研究塑钢纤维轻骨料混凝土的破坏机理,通过ANSYS有限元分析软件进行二次开发建立了塑钢纤维轻骨料混凝土模型,分别模拟了塑钢纤维轻骨料混凝土抗压试验、裂纹演变过程以及应力-应变曲线。结果表明:当掺量小于9kg/m~3,轻骨料混凝土的抗压强度随着塑钢纤维掺量的增加而增加,当超过9kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗压强度呈下降趋势,掺量为5kg/m~3、7kg/m~3、9kg/m~3、11kg/m~3、13kg/m~3较无纤维的轻骨料混凝土分别提高了2.9%、4.6%、9.6%、7.2%、3.6%,并与试验结果基本吻合;从模拟的塑钢纤维轻骨料混凝土的裂纹演变过程来看,塑钢纤维的掺入改变了轻骨料混凝土的裂纹扩展路径。通过模拟150mm×150mm×300mm棱柱体试件在受压状态下的应力-应变全曲线,与试验结果对比分析可以看出,应力-应变曲线下降段较为平缓,很好地避免了试验机的刚度不足的情况,说明了此方法对于模拟塑钢纤维轻骨料混凝土的静力学特性具有一定的可靠性。     

垫条宽度对轻骨料混凝土劈裂抗拉试验影响的数值模拟

为了研究垫条宽度对轻骨料混凝土劈裂抗拉试验的影响,在三维细观结构轻骨料混凝土有限元模型的基础上,模拟了不同垫条宽度(5mm、10mm、15mm、20mm、25mm)下轻骨料混凝土劈裂抗拉试验的破坏形态,并对其应力云图进行分析。结果表明:轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度随垫条宽度的增加而增大,破坏形态先由局部压碎破坏变为劈裂受拉破坏,最终向单轴受压破坏过渡。应力云图拉应力面积随垫条宽度的增大而先增大后减小,垫条宽度为15mm和20mm时,拉应力集中在试件中部,且试件外表面中间部位拉应力分布最均匀,垫条宽度选用15mm和20mm最为合理。