基于细观层次的混凝士断裂过程及破坏机理的数值分析.pdfVIP

第 ! K 卷 第 L 期 中 国 安 全 科 学 学 报 O3- H ! K %3 H L # K 年 L 月 :9*/, M,2(50 M+*(/+( N3)/,- .= H # K 基于细观层次的混凝土断裂过程及 破坏机理的数值分析 ! 彭一江 副教授 王玉华 （北京工业大学建筑工程学院，北京 !##） 学科分类与代码：!# $%# 中图分类号：’() $* 文献标识码：+ 资助项目：北京市教育委员会科技发展计划资助（,-##%(###%#(!）。 【摘 要】 笔者利用蒙特卡罗方法随机生成混凝土的骨料分布，以模拟混凝土的细观结构；利用非 线性有限元方法从细观层次上对混凝土试件的断裂过程进行数值分析，采用 $ 种不同骨料分布的混 凝土试件分别研究了混凝土试件在单轴受拉和单轴受压时的破坏机理。研究结果表明：混凝土的断 裂主要发生在骨料与砂浆的粘结面上；试件在单轴受拉时的裂纹沿垂直于最大拉应力的方向扩展； 而试件在单轴受压时的裂纹沿平行于最大压应力的方向扩展；数值研究还发现：裂缝的扩展方式不 是直线和连续的，而是弯曲的，还出现裂纹交错分叉以及所谓的裂缝面桥现象。 【关键词】 混凝土； 细观层次； 裂纹； 断裂； 破坏； 随机骨料模型； 数值分析 %’()*+,- ./,-01(1 23) 4),+5)( 6)3+(11 ,/7 4,*-)( 8(+9,/*1’ 32 :3/+)(5( 3/ 8(13;-((- ./01+99:; $ .:= $ +01 2?4@?6 （:3--(=( 32 .)+9*5(+5)( :**- ?/=*/(()*/=，@(*A*/= B/*()1*50 32 C(+9/3-3=0，@(*A*/= !##，:9*/,） +A9B6;B： C3 1570 59( )(-,5*3/ D(5E((/ 59( ’(13 -((- 7,’,=( 2),+5)( ,/7 ’,+)3 -((- 2,*-)( 32 +3/+)(5( *1 ,/ *’F3)5,/5 1DA(+5 23) )(,-*G*/= 59( 2),+5)( ’(+9,/*+,- F)3F()5*(1 ,/7 59( 2,*-)( ’(+9,/*1’ 32 +3/+)(5( H C9( ’(13 -((- 15)+5)(1 32 +3/+)(5( E()( )(F)(1(/5(7 E*59 ),/73’ ,==)(=,5( ’37(- D0 1*/= 83/5( :,)-3 ’(5937 H C9( ’(13 -((- 7,’,=( 2),+5)( ,/7 2,*-)( ’(+9,/*1’ 32 +3/+)(5( 1F(+*’(/1 E()( 1*’-,5(7 E*59 /3/-*/(,) 2* /*5( (-(’(/5 ’(5937 H C9( 1F(+*’(/1 E*59 59)(( 7*22()(/5 7*15)*D5*3/1 E()( 157*(7 /7() /*,I*,- 5(/1*-( ,/7 /*,I*,- +3’F)(11*3/ )(1F(+5*(-0 H C9( )(1-51 32 ,/,-01(1 193E(7 59,5 59( 2),+5)( 32 +3/+)(5( *1 =(/(),--0 ,-3/= 59( D3/7 32 ,==)(=,5( ,/7 ’,5)*I H :),+J1 F)3F,=,5( */ , 7*)(+5*3/ F()F(/