基于CT的再生骨料生态多孔混凝土细观结构分析

为了研究以再生骨料为粗骨料的大孔径多孔混凝土的细观结构,将混凝土看作由骨料、砂浆基质、界面过渡区及孔隙等组成的多相复合材料.利用医用CT对试件进行扫描,获得CT图像和CT值等数据.分别考虑了不同预设孔隙率和不同再生骨料替换率的影响,采用Matlab图像处理技术对多孔混凝土各相组分进行直观表征,同时分别采用CT法和孔隙率...     

基于数字图像处理的混凝土细观有限元建模

将混凝土看成由水泥砂浆、粗骨料及两者之间的界面组成的三相复合材料。采用MATLAB图像处理工具,选取窗口大小为5×5的像素矩阵对二值图像进行中值滤波处理,然后以结构元素形状为disk、结构半径为2的像素矩阵进行图像形态学处理,最后对图像进行边缘检测以提取二维混凝土骨料边界。基于8连通区域的图像轮廓跟踪算法,运用几何矢量转换技术得到混凝土细观结构图,并在有限元软件ANSYS中对细观数值模型进行了加载试验。结果表明,用该方法得到的细观数值模型与原图像吻合好,可真实地研究混凝土在宏、细观方面的力学性能。     

基于CT扫描数据的混凝土细观结构的三维重建

目前混凝土细观结构模型大部分采用基于随机抽样原理和统计学原理的虚拟细观结构模型,为了建立更加准确的混凝土细观结构模型,基于对CT扫描的DICOM格式原始数据的调用,建立了混凝土或钢纤维混凝土真实细观结构的三维模型,避免采用普通物理光学图像或256色灰度图建立细观结构而导致信息大量损失的不足．从重建的效果来看,钢纤维、骨料颗粒、硬化水泥砂浆、孔隙等混凝土内部真实的细观结构清晰,较好地体现了混凝土的非均质性．     

大骨料混凝土应变局部化中不同粒级粗骨料的作用效应

为探究不同粒级粗骨料在大骨料混凝土损伤开裂应变局部化过程中的作用效应,在建立大骨料混凝土细观有限元模型的基础上,通过开展不同细观结构下的损伤开裂模拟,分析了大骨料混凝土应变局部化区域的演化过程和分布特征;通过在原细观结构中单独改变某一粒级粗骨料分布,分别探究了不同粒级粗骨料在应变局部化中的作用效应。研究表明：应变局部化主要发生在大粒径粗骨料与砂浆间的界面过渡区处,特大石粒级粗骨料在很大程度上控制着应变局部化区域的主要分布特征,大石和中石粒级粗骨料均可直接或间接在应变局部化区域形成过程中发挥明显作用,而小石粒级粗骨料在应变局部化中的作用效应微弱。研究成果可为在大骨料混凝土细观损伤断裂分析中通过简化细观结构来降低模拟难度和减小计算规模提供参考。     

基于细观层次的混凝土随机骨料建模

在细观层次上,将混凝土视为由骨料、砂浆和二者之间的界面层构成的三相复合材料,而界面层是混凝土的最薄弱环节,也是混凝土抗拉强度低的主要原因。基于MATLAB软件生成圆形、多边形和椭圆形3种随机骨料模型,并生成一定厚度的骨料界面层,结合有限元软件ABAQUS划分界面层单元,建立二维混凝土细观数值模型。通过算例表明骨料投放算法简单,模型真实可靠。通过引入界面层并对其进行网格剖分,对多边形骨料模型进行单轴拉伸试验,得到的应力-应变曲线基本符合宏观混凝土单轴拉伸试验结果,为后续研究混凝土的损伤断裂机理提供了数值模拟基础,并且有效地解决了MATLAB,AUTOCAD和有限元软件之间的接口问题。数字模拟生成的多边形骨料分布情况占有率与真实骨料最接近,可用作混凝土的损伤断裂机理分析。     

混凝土材料的细观损伤机理

文章简单介绍了混凝土材料的细观结构层次、性质及其初始细观裂纹产生原因。在对混凝土的损伤机理进行分析的同时,简单介绍了混凝土细观力学的方法及研究进展。最后对混凝土试件在简单受力情况下的变形与损伤的规律进行了描述。     

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。     

混凝土三维随机参数化骨料模型

在细观层次上，混凝土被认为是由粗骨料、水泥砂浆以及二者间的粘结界面所组成的一种三相非均质复合材料。在三维情形下，基于参数曲面的自由变形技术，将混凝土骨料及粘结界面，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、砂浆与粘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。     

基于Excel VBA的混凝土回弹测强数据处理系统的开发

采用回弹法检测混凝土抗压强度时,大量检测数据的手工计算工作量大且容易出错,应用Ex-cel中的VBA工具可以大大简化编程计算工作。介绍使用Excel VBA工具开发回弹法检测混凝土抗压强度数据处理系统的过程及其功能,该系统实现回弹检测数据的自动计算,减少了检测人员的工作量,提高了回弹检测数据处理的精确度,且编程简单,便于普通技术人员自行编制与使用。     

基于 DIGIMAT 的混凝土等效弹性模量研究

通过解析法和有限元分析法在细观结构上研究了混凝土的弹性模量,并与试验比对进行多尺度分析并验证其可行性。在细观结构上混凝土可作为由水泥砂浆、骨料、界面和孔隙组成的多相复合材料,采用 DIGIMAT 软件建立混凝土细观力学模型。本文基于 DIGIMAT 预测了骨料体积比分别取0. 2,0. 4,0. 6 和 0. 8 时的混凝土等效弹性模量值,并分析了各个细观组成部分对混凝土等效弹性模量的影响。研究结果表明: 解析解和有限元数值解与试验测定值相比产生的误差均较小,但解析解与试验测定值更为接近; 随着水泥砂浆弹性模量的增加,混凝土弹性模量随之增加; 随着骨料纵横比的增大,混凝土弹性模量呈下降趋势; 孔隙率增加,混凝土弹性模量减小,界面层厚度增加,混凝土弹性模量也随之减小。研究成果可用于预测混凝土的等效弹性模量。     

基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析

钢筋混凝土有限元模型可用于分析工程结构问题。以渡槽钢筋混凝土模型为例,采用ANSYS中耦合和约束方程法,其中耦合法用于考虑温度场和应力场耦合共同作用产生的应力应变,约束方程法用于将钢筋节点和混凝土节点用约束方程联系起来。对纯混凝土结构以及钢筋混凝土结构的计算结果对比表明:钢筋混凝土有限元模型可以模拟实际钢筋混凝土模型,能为工程安全监测提供可靠的理论依据。     

混凝土骨料预冷热力学仿真分析

利用ANSYS软件,对混凝土骨料颗粒预冷传热问题进行了三维数值仿真分析。模拟了不同进出风口位置和进出风管直径下骨料仓内的温度分布,分析了不同因素对骨料颗粒冷却效果的影响,提出了合理的冷却仓结构设计参数,可为混凝土预冷系统的高效节能提供参考。     

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。     

原级配和湿筛混凝土断裂性能差异的骨料含量效应

为了研究骨料含量对水工大骨料混凝土湿筛前后力学性能差异的影响,利用细观有限元方法模拟了原级配与湿筛混凝土单轴拉伸作用下的断裂过程,并分析了在原级配试件骨料含量分别为40%,45%和50%的情况下,原级配和湿筛混凝土拉伸断裂性能差异的变化规律,在此过程中还采用了Monte Carlo模拟方法消除了混凝土细观结构随机性带来的影响。分析结果表明：在骨料含量逐步提高的情况下,原级配混凝土与湿筛混凝土力学性能的差异出现了明显变化,弹性模量的比值随之相应增大,峰值应力的比值基本保持不变,峰值应变及断裂能的比值随之趋于减小。     

基于ANSYS的再生砖粗骨料混凝土梁受弯性能有限元分析

为深入了解再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能,通过ANSYS有限元分析软件,对不同再生砖粗骨料替代率和不同纵向受拉钢筋配筋率的混凝土梁受弯性能进行了模拟分析。结果表明:混凝土梁的有限元计算结果与试验结果吻合较好,有限元数值分析可以有效的模拟再生砖粗骨料混凝土梁的受弯性能;再生砖粗骨料替代率和纵向受拉钢筋配筋率对混凝土梁的极限弯矩与跨中极限挠度影响显著,再生砖粗骨料影响系数k在配筋率为1.01¹.48%范围内时稳定较好。     

基于振实法优选矿料级配的沥青混凝土配比设计

结合金峰水库沥青混凝土心墙配合比矿料级配的优选设计,提出了一种通过振实法确定矿料级配的新方法。首先研究不同级配矿料的振实密度,选取最大振实密度作为最优级配,在此基础上按传统方法进行沥青用量优选,然后进行配合比设计。对优选出的配合比进行静三轴、小梁弯曲性能验证,其强度指标和变形参数满足要求。结果表明:利用振实法优选矿料级配可使沥青混凝土心墙配合比设计过程得到简化。     

大坝混凝土的粗骨料级配

由于水坝的体积大，用来筑坝的混凝土的粗骨料粒径大，分级多，合理确定最大粒径，分级尺寸和级配十分重要，优良的粗骨料级配可显著地降低水泥用量。粗骨料级配也影响混凝土施工性能和骨料生产成本。本文论述了合理的最大粒径和分级尺寸；介绍了选择最优级配的理论和试验结果，提出了最优级配经验值。理论分析证明，间断级配优于连续级配，本文着重介绍间断级配骨料混凝土的试验结果和实用效果，并提出大坝混凝土使用间断级配的粗骨     

基于相似理论的海工预应力混凝土构件寿命预测

根据经典相似理论及海工预应力混凝土结构耐久性的主要表征量,以氯离子扩散系数为纽带建立了室内加速模拟环境试验结构与现场环境结构之间的时间相似关系。参考连云港港区氯盐侵蚀环境,设计了相应的人工气候模拟侵蚀条件;浇筑了2根与现场构件材料组成相同、结构特征相似的试验梁。对现场构件及侵蚀后的试验梁钻取混凝土粉末试样,通过快速氯离子检测方法(即RCT法)测得氯离子含量。按照Fick第二扩散定律并通过Matlab拟合得到氯离子扩散系数,并根据其时间衰减关系得到该地区对应的海洋大气区时间相似系数,实现现场服役结构耐久性寿命预测。     

基于概率分析的锈蚀钢筋混凝土结构寿命预测

钢筋锈蚀是导致混凝土结构破坏的主要原因,合理预测锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命对减少工程的经济损失、保证结构的安全运行具有重要意义.针对锈蚀钢筋混凝土结构在不同寿命评估准则下的使用寿命预测问题,基于混凝土结构耐久性现状检测结果,采用概率分析可靠度方法,通过抗力和荷载效应的统计特征求得结构的时变可靠指标,从而对结构的裂缝宽...