混合骨料混凝土力学性能数值模拟研究

作     者：吴海英 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张燕坤

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：混合骨料 随机骨料结构 细观结构 替代率 

摘      要：混合骨料混凝土作为一种新型材料,克服了混凝土自重大和脆性大的缺点,同时也克服了轻骨料混凝土弹性模量低、变形大等缺点。混合骨料混凝土是通过对骨料掺量的调整,使其在满足强度的前提下具有更优的经济性能。同时,混凝土是内部结构复杂的非均质的复合材料,混凝土的宏观力学模型将其假定为理想化的均质材料,这种假设很难研究混凝土在外力作用下裂纹的产生、扩展和贯通破坏的全过程。本文在细观层次的角度,研究了混合骨料混凝土的破坏过程和宏观力学性能。 本文对混合骨料混凝土单轴受压情况下的破坏过程和单轴受压情况下的力学性能进行了研究,主要内容和结论如下： (1)在细观结构层面上将混合骨料混凝土看成由轻骨料、普通骨料和砂浆组成的三相复合材料。利用ANSYS自带的APDL语言进行编程,生成混合骨料混凝土的二维随机骨料结构,骨料的半径和位置都是随机分布的。采用布尔操作对轻骨料、普通骨料和砂浆分别进行网格划分,最后进行网格合并。 (2)对不同轻骨料替代率情况下的混合骨料混凝土进行单轴受压数值模拟,研究了混合骨料混凝土受压破坏的全过程,可为混合骨料混凝土宏观强度分析和研究提供依据。 (3)对不同轻骨料替代率和不同水灰比情况下的混合骨料混凝土试件进行单轴受压数值模拟,研究轻骨料替代率和水灰比对混合骨料混凝土抗压强度和弹性模量的影响;在水灰比一定的情况下,对不同轻骨料替代率和不同轻骨料强度情况下的混合骨料混凝土试件进行单轴受压数值模拟,研究轻骨料强度对混合骨料混凝土抗压强度和弹性模量的影响。