不同骨料体积分数下混凝土增韧机制及细观断裂模拟

作     者：陈燕伟 冯吉利 朱天宇 李凤晨 CHEN Yanwei;FENG Jili;ZHU Tianyu;LI Fengchen

作者机构：中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2022年第39卷第10期

页      面：4972-4987页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2016YFC0600901) 国家自然科学基金(41172116,U1261212)。 

主　　题：骨料体积分数 增韧机制 断裂韧度 内聚力单元 损伤演化 细观力学模型 

摘      要：研究了不同骨料体积分数下的混凝土增韧机制,建立了Ⅱ_(ⅡC)型断裂韧度K的细观力学模型。对含有4种骨料体积分数(19vol%、25vol%、31vol%、37vol%)的混凝土试件,分别进行了楔入劈拉试验和无切口试件的Ⅱ型断裂试验,并利用内聚力模型及点阵法对相关Ⅱ型断裂试验开展了细观模拟。结果表明:随着骨料体积分数的增加,混凝土Ⅰ型断裂韧度K_(ⅠC)和Ⅱ型断裂韧度K_(ⅡC)均明显提高,K_(ⅡC)/K_(ⅠC)逐渐增大且与骨料体积分数之间存在对数函数关系;骨料的圈闭-桥联对混凝土增韧起着主导作用,其增韧效应远大于裂纹路径偏转或裂尖屏蔽引起的;给出了Ⅱ型断裂韧度K_(ⅡC)和骨料体积分数V_(a)之间的细观力学关系,其预测值和试验值的符合性较好;混凝土Ⅱ型断裂细观模拟的力学响应、断裂形态和试验结果表现出良好的一致性;内聚力单元的标量刚度退化(Scalar stiffness degradation,S)值的变化,可用来表征混凝土在细观水平上的损伤演化,且对宏观断裂响应的预测有着重要作用。