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自动元胞机理论在混凝土动荷载数值试验中的应用研究

作　者: 王荣
导　师: 远方
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 等效桁架模型数值试验混凝土动力性能应变率效应
分类号: TU528
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

混凝土是一种成分复杂的水泥基复合材料,具有不均匀性、非线性及容易发生脆性破坏等显著特点。一直以来人们对混凝土材料的物理性能和力学性能方面都进行着广泛而深入的研究,取得了一些成绩。目前,人们进行了各种动态荷载条件下混凝土破裂过程的研究,结果表明混凝土在动态与静态荷载作用下的受力情形有很大不同,同时混凝土强度也呈现出明显的应变率效应。目前混凝土在动力条件下的动态力学性能及破坏机理方面的研究还不够深入。基于自动元胞机理论的多重随机等效平面桁架模型为描述混凝土材料的力学特性提供了一条新的途径,该模型通过增加单元间的联系,而非单元数量的方法,在细观层次上实现了对材料不均匀性的描述,控制了节点数量,缩减了计算时间。通过对多重随机等效平面桁架模型加以改进,对混凝土在单轴动力荷载低应变率作用下的本构行为进行模拟。本文充分研究了模型中选取的参数,如杆件极限强度、杆件强度分布理论方差值、阻尼系数以及杆件弹性模量等。同时通过模拟值和试验结果比较,结果表明该模型可准确模拟混凝土在不同应变率加载情况下的本构行为,为混凝土在动力条件下动态力学性能的研究提供了一种新的思路,更为混凝土这种内部充斥着微裂缝、微空隙的非均匀脆性材料的动态力学性能的研究提供了一种在任何尺度上具有普遍适用性的数值试验方法。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-13
  1.1 引言  6-7
  1.2 混凝土动态特性数值模拟的研究意义  7-8
  1.3 混凝土动态性能研究背景  8-12
  1.4 本文的主要内容  12-13
第二章自动元胞机理论及数值仿真模型的建立  13-22
  2.1 自动元胞机理论  13-16
  2.2 自动元胞机在建模中的应用  16-17
  2.3 数值仿真模型的建立  17-22
第三章动力数值仿真系统  22-33
  3.1 数值建模系统  22-27
  3.2 数值计算系统  27-28
  3.3 数值仿真试验系统实现方法及应用流程  28-33
第四章数值模型的参数研究及其验证  33-46
  4.1 自动元胞机模型参数演化规律研究  33-40
  4.2 混凝土单轴动态压缩试验简介  40-41
  4.3 数值仿真分析操作方法  41-42
  4.4 数值仿真分析示例  42-46
第五章结论和展望  46-49
  5.1 结论  46-48
  5.2 展望  48-49
参考文献  49-51
发表论文和科研情况说明  51-52
致谢  52

自动元胞机理论在混凝土动荷载数值试验中的应用研究

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