【硕士】混凝土本构关系试验与数值模拟研究

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内容简介

　　【硕士】混凝土本构关系试验与数值模拟研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：同济大学　　学位年度：2009　　 混凝土是当今世界上应用最广泛的工程材料之一。然而，其本身力学行为的复杂性对人们利用混凝土与把握混凝土结构在各种外部作用下的力学特性提出了重重挑战。为了弄清楚混凝土材料的破坏机理，长期以来，研究者们做了大量的试验，尝试用各种理论模型来描述、刻画它的特性，取得了长足的进展。然而，随着认识的发展，仅仅在宏观层次的研究已不能满足人们对混凝土材料破坏机理更深入理解的愿望。细观损伤力学为人们在更小尺度下探索混凝土的破坏机制提供了理论框架。　　 近年来，随着数值计算科学与计算机水平的高速发展，数值模拟亦即数字仿真成为继试验、理论之后第三个研究自然规律的手段。本文的主要工作是建立在细观层次上的数值模拟研究。首先，本文通过对二维混凝土数字图像的处理得到了二维有限元数字模型。接着在Abaqus中对模型进行了单压、单拉及拉压滞回力学特性的模拟。清晰地展示了材料在荷载作用下内部裂缝的萌生与扩展过程，展示了损伤局部化现象。　　 为了进一步更一般的借助数值模拟研究混凝土，本文在实验室浇注了混凝土试件与水泥浆试件，其中水泥浆试件的组分与混凝土中硬化水泥浆体完全相同。文中一方面利用CT扫描及三维重构技术获得了与混凝土试件一一对应的三维数值试件；另一方面测试了混凝土与砂浆的力学特性与力学参数，为数值试验提供了数据依据。在得到完整的混凝土三维数值试件的基础上，本文尝试利用Abaqus模拟了三维数值试件的单轴拉、压加载过程。通过与真实试验的比较，初步验证了本文三维数值模型的合理性。　　

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