典型成果介绍.PDFVIP

典型成果介绍 1、混凝土的数值模拟及细观破坏研究 针对数值模拟混凝土的关键问题－骨料形状展开研究。在前人工作基础上提出了具有自己特点 的平面二维和三维骨料任意形状的模拟方法。通过一次性形成所有同级骨料的基骨料，再对所有的 基骨料进行随机延拓，生成任意形状的随机骨料。提出的算法避免了逐个投放带来的算法效率低、 生成的骨料含量低的缺点。三维骨料任意形状的模拟中，还假定同一级配中的骨料粒径呈正态分布， 建立了以体积为标度的凸型骨料的生长模式和骨料凸性条件，根据多面体的每个面的面积是否大于 限定面积，确定该面是否需要延拓，同时以延生点与延伸面以外的所有边界面组成的体积都应该大 于零作为凸性限定条件。采用体积和测试法进行骨料的侵入判别。在此基础上研制了相应的二维骨 料、三维骨料随机投放软件 2D-RAS 和 3D-RAS。生成的数值混凝土二维骨料含量可达 65％以上，三 维骨料含量可达 55％左右，基本可以满足全级配混凝土的生成需要。本研究为在细观层次上数值模 拟三级配或全级配混凝土的静、动力学性能奠定了基础。结合部分试验，可替代大量的物理试验进 行材料力学参数的测定，数值模拟的结果与物理试验结果吻合性较好。完成的“高强高性能混凝土 的细观数值模拟及其应用”课题，2006 年被以中国工程院院士孙伟教授为组长的评审组，鉴定、评 审达到国际先进水平。 图 1 基于 2D-RAS 生成的二维随机骨料模型（骨料含量 60 ％） 图 2 针对锦屏一级生成的四级配混凝土（骨料含量 54％） 2、研制了一种新型的复合磁流变阻尼器 结合江苏省人才项目“混合振动控制技术在土建工程中应用”研制制作了新型的复合磁流变阻 尼器，有关原理“一种新型复合 MR 阻尼器的设计与磁路仿真分析”发表在《机械设计与研究》，2007 年 3 期。并进行了 1:4框架模型的振动台试验。 设计的复合磁流变液体阻尼器(Magneto-rheological Damper, MRD)的简化模型如图 1 所示，阻尼 通道位于阻尼器内部，工作缸内留有 1～2mm 的间隙作为阻尼通道，并缠有 N 匝线圈，内部设置辅助 气隙，以不导磁的材料填充，如空气、铝、铜或者塑料等，其间隙宽度约为气隙 1 的两倍，从而形 成一个闭合的磁路，当线圈电流强度为 0 时，磁路中的磁场仅由永磁体提供，由缸筒、磁流变液以 及活塞组成闭合回路，由磁流变效应产生剪切场增大；反之，削减）。故可以通过改变线圈电流大小 和方向来实时改变阻尼通道中的磁力，该力不会实时改变，决定其变化的磁场强度的大小由永磁体 的自身特性决定；当线圈通电流强度为 I 的电流后，就会沿着缸筒、磁流变液、辅助气隙以及缸筒 组成闭合的回路产生磁场，并与永磁体产生的磁场叠合，则阻尼通道中的磁场强度的大小变化可以 随电流大小而实时改变，即线圈通电后产生的磁场对永磁体在阻尼通道中的磁场有增加或削减的能 力（线圈产生的磁场方向和永磁体产生的磁场方向一致时在阻尼通道中的总磁场强度的大小，可以 得到可控的阻尼力，从而在工程上方便地实现控制。 铜质隔磁护套 MR旁通管路 工作通道 铜质连接杆 活塞 活塞杆 缸盖 工作缸体 永磁体 励磁线圈 辅助缸体 缸盖 图3 研制的复合磁流变结构结构图 表 1 制作的磁流变阻尼器的主要参数： 行程 ±20mm 磁流变液初始粘度 0.092Pa s ⋅ 工作缸缸体内径 95mm 磁流变液屈服强度 48.7 kPa 工作缸缸体外径 阻尼器的设计最大速度 114mm 0.628 / m s