冻融环境下混凝土力学性能退化模型

基于混凝土冻融试验和混凝土细观力学对混凝土冻融后的力学性能变化进行了研究,建立了混凝土随冻融循环次数变化的强度折减模型和弹性模量折减模型.在混凝土冻融试验方面,采用快速冻融方法对混凝土试件和根据混凝土配合比制成的砂浆试件进行了100、200、300次的冻融循环,利用大型混凝土静、动三轴试验系统检测了冻融循环对海水中混凝土抗压强度、弹性模量及应力-应变关系的影响;在混凝土细观力学方面,对混凝土试件进行了数值模拟,为考虑各组成相的非均匀性,各组成相的材料性质按照Weibull分布来赋值,同时为反映冻融对混凝土的影响,砂浆的强度和弹性模量均以砂浆冻融试验所得结果为准.结果表明:该方法为进一步开展混凝土结构在冻融作用下的劣化机理与计算模型的研究提供了依据.     

混凝土强度尺寸效应的细观数值分析

首先使用混凝土细观模型对轴向拉伸试件进行了数值分析,然后,在1∶8的尺寸范围内对轴向拉伸试件的强度尺寸效应进行了比较分析.分析表明,试件的强度随试件尺寸的增大而减小.Bazant尺寸效应律和Carpinteri尺寸效应律都能较好地模拟混凝土材料的尺寸效应,对于抗拉强度的尺寸效应现象,Carpinteri多重分形尺寸效应律更为确切些.     

钢纤维混凝土的弯拉强度模型

利用已有试验数据,得到钢纤维混凝土弯拉强度与抗拉强度的相互关系,再参考单向短纤维复合材料强度模型,得到钢纤维混凝土弯拉强度的理论公式,经验证,理论结果与试验数据吻合较好.     

基于Weibull强度理论的混凝土冻融损伤本构模型研究

将统计学方法与细观力学方法结合,采用平行杆模型模拟混凝土等脆性材料单轴受压的损伤演化规律。研究了基于Weibull强度理论的混凝土细观统计损伤本构模型,并通过冻融后的混凝土单轴受压本构试验,拟合出模型相关参数m和ε0,提出了基于细观统计损伤力学的混凝土冻融损伤本构方程。最后通过非线性有限元分析软件ABAQUS对提出的模型进行数值模拟,并与试验结果对比分析,验证了所提出模型的合理性。     

混凝土缺陷研究综述

混凝土以其抗压强度高、耐久性能好和可塑性强等优点,在实际生产生活中得到广泛应用,但由于其组成材料的特殊性以及施工过程的复杂性使得其存在一定的缺陷.根据混凝土缺陷的特征和特征尺寸将混凝土缺陷分为宏观缺陷、细观缺陷和微观缺陷,介绍了混凝土缺陷常用的检测方法、研究方法等,提出应从改进施工技术、改进混凝土材料等方面来降低混凝土缺陷出现的概率.     

初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响

为了研究焊接残余应力和几何初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响,采用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数包括壁板的屈服强度、宽厚比、几何初始缺陷取值大小、是否施加几何初始缺陷和焊接残余应力,并考虑两者耦合作用,给出考虑焊接残余应力和几何初始缺陷后的矩形钢管混凝土柱壁板有效宽度计算公式,并与试验数据进行比较。结果表明:建立的有限元模型能较好地模拟壁板的局部屈曲和屈曲后行为,焊接残余应力和几何初始缺陷都会降低壁板屈曲后强度,且焊接残余应力的影响较大; 不同强度等级的钢材都需要考虑焊接残余应力和几何初始缺陷的影响,对于屈服强度大于460 MPa的高强钢材,当宽厚比大于65时,可以忽略几何初始缺陷的影响; 给出的有效宽度计算公式可以较为准确且偏保守地预测矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度。     

混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区（ITZ）,得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明：使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。     

全级配混凝土二维细观模型的自动生成

将COMSOL软件与MATLAB软件有机结合,提出基于数值图像处理技术和骨料嵌入判别准则的混凝土细观数字模拟方法,实现了全级配混凝土二维细观几何模型和有限元模型的自动生成.骨料的生成主要依据混凝土级配中的骨料粒径分布,骨料的投放以骨料颗粒不相互嵌入为原则.为了验证该方法的有效性,采用4种形状的粗骨料试件进行模拟.结果表明:对于骨料含量高的全级配混凝土细观模拟试件,无论是骨料投放还是有限元网格自动剖分,此方法均可获得较高效率.     

混凝土拉伸时的细观数值分析

从细观力学角度．把混凝土看作是由骨料、水泥砂浆及二者之间的界面组成的复合材料,应用TrueGrid软件形成了高质量的分块映射网格,建立了混凝土立方块试件的三维数值模型。模拟了混凝土试件在单向拉伸时裂纹的产生、发展过程。     

基于细观随机模型的混凝土抗拉强度模拟研究

基于细观随机骨料模型的"数字混凝土"数值仿真是目前研究混凝土力学性能的重要手段之一。该方法可真实描述混凝土材料的非均质性,并直观反映混凝土试件内部应力、裂缝等分布状况。基于随机骨料模型,模拟了不同骨料分布下的混凝土圆柱体试件抗拉强度变化规律,探讨了混凝土非均质性对混凝土宏观力学性能的影响。     

方钢管高强混凝土受弯构件力学性能的数值分析

为研究往复荷载作用下方钢管高强混凝土受弯构件的力学性能,运用有限元软件ABAQUS对方钢管高强混凝土受弯构件进行数值模拟,分析混凝土强度及含钢率对受弯构件力学性能的影响,发现往复荷载作用下方钢管高强混凝土受弯构件的弯矩-曲率滞回关系曲线形态饱满,整个滞回曲线呈梭形,没有捏拢现象。由此可知,在一定范围内混凝土强度和含钢率的提高有助于方钢管高强混凝土受弯构件抗震性能的改善。     

预应力混凝土梁动力性能数值分析

为了解预应力混凝土PSC）梁在不同预应力下的自振频率和振型的变化,采用Clough提出的轴力作用下混凝土梁的模型对PSC梁的频率进行了有限元分析,结果是随着预应力的增加,频率呈下降趋势,振型不随预应力的变化而改变。为验证有限元分析的准确性,同时进行了1根无粘结预应力梁的动力试验。试验结果表明：预应力梁的固有频率随着预应力的增加而增加,显然轴压模型不适于PSC梁的频率分析,通过分析影响频率变化的主要因素,并依据试验结果对PSC梁的动力有限元模型进行了修正。计算结果表明：该修正方法计算出梁的一阶频率的误差较小,2阶频率的误差稍大,但也可以反映频率随预应力改变的变化趋势。     

HRB400Mpa钢筋陶粒混凝土受弯梁性能试验及其非线性有限元分析

采用有限元法对陶粒钢筋混凝土梁进行非线性分析,是对有限的试验研究的有效补充和进一步深入探讨。根据陶粒混凝土梁的试验结果,建立了合理的三维有限元模型,对陶粒混凝土梁的抗弯性能进行了非线性有限元分析。计算得到的开裂载荷、极限载荷和载荷-挠度曲线与试验吻合较好,可以有效地模拟陶粒混凝土梁的抗弯性能。基于已建模型,可通过改变材料种类、配筋率、陶粒混凝土强度和钢筋屈服强度等参数,以进一步研究陶粒混凝土梁的抗弯性能规律。     

钢筋混凝土柱动力滞回性能两尺度数值模拟

为提高钢筋混凝土柱在快速循环加载下的动力滞回性能数值模拟计算效率并反映局部破坏特征,对通用有限元分析程序ABAQUS进行二次开发,编写了适用于三维纤维梁单元的混凝土和钢筋本构模型程序,在实现纤维梁单元和实体单元界面连接变形协调的基础上,建立了由三维实体单元和纤维梁单元组成的两尺度有限元模型。为了比较计算精度和效率,分别建立了试件的三维纤维梁单元模型和三维实体单元模型。分别对3种模型进行往复荷载作用下考虑混凝土材料应变率效应的钢筋混凝土柱动力滞回性能数值模拟,将两尺度模型的计算结果与试验结果进行比较。结果表明:所开发的材料本构模型程序以及两尺度模型能较好地反映钢筋混凝土柱在快速循环加载下的承载能力及滞回性能;所建立的两尺度模型既可节约计算成本,又能实现钢筋混凝土柱试件关键部位的精细化分析。     

CFRP加固钢筋混凝土梁正截面承载力有限元分析

结合CFRP片材和钢筋混凝土梁的材料及工作特性,通过有限元数值模拟了CFRP加固钢筋混凝土粱的工作特性,并与试验结果进行了对比。分析结果表明通过合理选择有限元分析数值模型,可有效预测CFRP加固梁的工作性能。在此基础上,对CFRP片材加固钢筋混凝土梁的正截面受力机理进行了分析,为今后进行更深层次的数值试验和更广泛的影响因素敏感性分析奠定了基础。     

超高强混凝土梁抗剪性能的有限元分析

结合18根立方体抗压强度为100MPa以上的超高强混凝土有腹筋约束梁在集中荷栽作用下抗剪性能的试验研究,利用超高强混凝土的各种基本物理力学性能参数,以非线性有限元分析为基础,采用较为完善的非线性本构模型和破坏准则,编写了超高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度有限元分析程序以模拟试验。在非线性有限元分析模拟试验结果和已有试验实测数据的基础上,统计回归出了超高强混凝土有腹筋约束梁抗剪强度计算公式。应用该公式所得结果与试验结果符合较好。     

活性粉末混凝土与普通混凝土组合梁的界面应力

介绍了一种活性粉末混凝土与普通混凝土组合梁的结构，分析了其优点，推导了两种混凝土粘结层应力的计算公式。     

体外预应力混凝土梁的特点及极限强度分析探讨

文章讨论了体外预应力混凝土结构的特点,综述了各不同规范规程有关外荷载作用下体外预应力筋应力增量计算的一些规定,并讨论了这些方法的特点及存在的缺陷,最后讨论了极限承载能力计算的问题。     

沥青混凝土超薄罩面层间黏结强度数值模拟分析

采用ABAQUS软件建立超薄沥青混凝土路面的三维有限元模型,并假定层间黏结条件,计算分析在静止/转弯车轮荷载作用下沥青混凝土超薄罩面的层底剪切应力,从而确定层间黏结强度标准。结果表明:在3种层间黏结强度下,最大的层间剪切应力均保持不变;层间黏结强度显著影响着超薄罩面和原有沥青面层界面处的剪切应力传递;在较低的黏结强度下,剪切应力不能有效地向下传递,从而导致超薄罩面层内部出现更大的剪切应力。该研究成果尚不足以确定超薄罩面的层间黏结强度标准,但计算得出的剪切强度值(0.275 MPa和0.825 MPa)具有一定的参考价值。