混凝土单轴抗压强度的尺寸效应数值模拟

采用离散单元分析方法,用二维梁-颗粒模型BPM（beam-particle model）对两种不同尺寸下的混凝土的单轴压缩破坏进行了数值模拟。分析表明,混凝土的抗压强度存在明显的尺寸效应,即随着尺寸的增加,混凝土的强度有所下降。     

微气泡减阻的数值模拟方法及尺寸效应

分别采用混合物模型、欧拉双流体模型和相群平衡模型对底部通气的二维平板微气泡减阻效果进行了模拟分析,探讨了气泡直径、喷气速度对微气泡减阻率的影响,并对其尺度效应进行研究.结果表明:减小气泡直径可以增加微气泡减阻率;在一定的范围内,减阻率随着喷气速度的增加而增大,但喷气速度过小或过大都将影响减阻效果;相群平衡模型比其他2种模型的数值模拟结果更接近于试验结果;由于物体尺寸增加所致的雷诺数增大在一定程度上会降低微气泡减阻率.     

断续节理岩体尺寸效应的数值模拟研究

基于细观统计损伤数值模型,通过统计宏观节理分布,建立包含随机节理的岩体模型。在不同尺寸的模型中,通过改变节理倾角、围压等,建立不同数值试样,试验研究岩体的节理倾角和应力水平对尺寸效应以及岩体力学参数的影响规律。结果表明:在随机节理岩体中,裂纹的萌生与贯通更容易发生在节理密集的薄弱面内,即优势破坏面;节理倾角对岩体的尺寸效应影响巨大,不同倾角下的节理岩体的特征尺寸与特征强度有很大差异,节理倾角β为60°、45°、30°时影响较为明显,β为75°、15°时影响较弱;模型尺寸为0.5 m×0.5 m时极限强度离散较大,随着尺寸的增加逐渐集中,整体的破坏模式由脆性破坏向渐进劣化转变,同时应力-应变曲线更加平缓;围压施加后,节理岩体仍然具有明显的尺寸效应,特征尺寸与特征强度均有所提高,降低主次优势破坏面之间的差异,会使更多裂纹在次优势破坏面中发育。     

混凝土试件尺寸效应机理

本文应用边界元虚拟力法对含典型骨料不同尺寸的混凝土方形板进行数值计算．并用实 验验证．探讨了影响混凝土试件尺寸效应的因素．初步揭示立方体试件尺寸效应的机理和规律性．     

混凝土损伤参数的尺寸效应

混凝土的损伤参数一般都是在实验室里,用标准试件由试验得到的,用标准试件做测得的混凝土的损伤参数来进行大体积混凝土结构的损伤分析是不合理的原因,指出研究大、小混凝土结构损伤参数的关系即损伤参数的尺寸效应问题的必要,并对混凝土结构损伤参数尺寸效应进行探讨,得到了有益的结论。     

管件开式冷挤压尺寸预测的数值模拟

尺寸预测是管材在挤压过程中的一个重要方面,借助有限元模拟软件Deform分析了在成形过程中各个参数如入模锥角、摩擦系数及毛坯厚径比等参数对试件的相对伸长量及相对壁厚增量的影响.从模拟结果中找到各个参数与它们之间的关系,从而为实际生产提供参考数据.     

混凝土的统计尺寸效应

首先阐述了经典Weibull统计尺寸效应理论,然后从尖锐宏观裂纹、表面裂隙、应力重分布、能量释放和空间相关性及混凝土骨料粒径等方面对该理论进行了综合评述,最后将统计理论的修正公式与基于能量释放的尺寸效应律及多重分形尺寸效应律进行了分析比较。分析表明,经典统计理论仅适用于金属材料,而基于非局部理论修正的统计理论能应用于混凝土材料的失效分析。     

钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应细观数值分析

在地震作用下,钢管混凝土柱常受到扭转作用或压-弯-剪-扭复合作用,扭矩的存在会加剧钢管混凝土柱的破坏.为探究钢管混凝土柱纯扭破坏及尺寸效应行为,采用三维细观数值模拟方法,考虑混凝土细观组分的非均质性及钢管与混凝土间的接触作用,建立了钢管混凝土柱的三维纯扭细观数值模型.分析了结构尺寸、套箍系数和截面形状对不同尺寸钢管混凝土柱纯扭破坏的影响.最后,对比并修正了Ba6ant尺寸效应律,提出了全尺寸范围内的名义抗扭强度公式.结果表明：(1)素混凝土柱纯扭破坏表现出显著的脆性破坏特征,而钢管混凝土柱纯扭破坏表现出一定的延性破坏特征;(2)钢管混凝土柱纯扭破坏具有尺寸效应,且方柱的尺寸效应强于圆柱;(3)在低约束作用(用套箍系数标征)下,钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应较为明显,随着套箍系数的增加,名义抗扭强度的尺寸效应被削弱.     

混凝土圆柱体劈拉强度的尺寸效应

通过对受对称分布力作用下劈裂试件中受拉面积的计算和试验论证，得出了不同直径的劈裂试件，当其劈裂面上的受拉面积相同时，具有相同的劈拉强度，并以此为依据，得出了用韦伯理论表示的混凝土劈拉强度的尺寸效应系数。Φ４５ｃｍ×４５ｃｍ试件的劈拉强度为Φ１５ｃｍ×１５ｃｍ试件的０．６９倍，更大试件的劈拉强度尺寸效应系数可望收敛于０．６５。     

网格对混凝土侵彻数值模拟的影响

研究动能弹侵彻混凝土类问题的数值模拟计算中,网格单元尺寸的划分对计算结果的影响规律,找出合理的网格尺寸取值范围.应用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D,对57 mm口径尖头弹丸以300 m/s着速垂直侵彻直径1.6 m,厚1 m的混凝土靶板进行仿真计算,得到了靶板不同计算网格尺寸条件下的侵彻深度、侵彻过载以及损伤区数据.通过对比分析确定,为得到比较理想的计算结果,弹丸半径和网格边长的比值λ应该在6.0左右取值.     

氯离子在非饱和混凝土中传输过程的数值模拟

为确定氯离子在非饱和混凝土构件中的传输过程,推导了基于物质守恒定律的氯离子对流扩散方程;并对控制方程中的计算参数以及有限元计算过程的稳定性进行了初步讨论.在此基础上,定量分析了对流效应对氯离子传输过程的影响.分析结果表明,对流和扩散效应的耦合作用主要出现于构件表层;对流效应在传输过程初期较为显著.最后,对计算模型的参数...     

细观层面的混凝土碳化过程数值模拟

为在细观层面上研究混凝土碳化问题,首先建立了基于积累分布函数的三维球形骨料生成方法,分析了随机性对模拟结果的影响,对骨料最大粒径、最小粒径和体积分数的选取原则进行了讨论.建立了简化的混凝土碳化数值模型,分析了骨料对宏观层面混凝土碳化行为的影响.结果表明,骨料的稀释效应和扭曲效应将降低混凝土的碳化深度;骨料在水泥浆中的非均匀分布将导致宏观上混凝土碳化深度的非均匀性.     

混凝土SHPB束杆试验的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件对混凝土SHPB束杆试验进行了数值模拟研究.获得了砂浆混凝土的部分HJC本构模型参数,在此基础上模拟了试验过程中的应力波信号、试件的应力应变曲线和破坏形貌变化过程,模拟结果与实测结果有良好的吻合性.研究表明,获得的HJC模型参数是可信的,并分析了模拟冲击过程中试件内部应力、应变和破坏形貌的变化.     

Size Effect for Normal Strength Concrete in Uniaxial Tension

This paper presents a new size effect model for normal strength concrete subjected to uniaxial tension. The model is based on two extremes, sand cement paste in uniaxial tension and a sand-cementpaste/rock interface in uniaxial tension. Uniaxial tension tests with normal strength concrete measuring the tensile strength of normal strength concrete specimens with different geometrical shapes and different ratios of the aggregate size to the characteristic dimension of the concrete specimen show a significant size effect.The theoretical size effect law prediction agrees well with the experimental data.     

车辆荷载下隧道混凝土顶板数值模拟研究

地下隧道使用期间上部荷载对顶板的荷载可能对其内部应力分布与微变形产生影响.研究HME-V加强混凝土作为隧道顶板材料的可行性,并对掺高性能抗裂剂的混凝土结构进行理论分析和仿真模拟.探讨隧道顶板结构的力学性能和稳定性,对应力场、应变场、位移场进行分析.结果表明,应力与变形状态均在力学模型估算的范围之内,对实际工程具有一定的...     

混凝土拉、压强度尺寸效应的研究

分析了混凝土复合剪切强度的尺寸效应，建立了反映截面尺寸影响的混凝土拉、压剪强度的相关关系式及相应的尺寸效应计算公式。研究表明，混凝土复合剪切强度随剪切方向截面边长的增加而降低，且随尺寸的增加，强度的降低呈减缓的趋势，而轴压比对尺寸效应的影响较小。     

再生混凝土受压细观损伤尺寸效应分析

在细观层次上建立由天然骨料、旧界面、旧水泥砂浆、新界面和新水泥砂浆组成的再生混凝土五相随机骨料模型.对建立的模型进行单轴压缩和损伤断裂的细观数值模拟,研究尺寸效应对细观损伤和力学性能的影响.结果表明:随着试件尺寸从75 mm×75 mm增加到100 mm×100 mm和150 mm×150 mm,试件抗压强度分别下降了4.5%和8.3%;在所有试件中,初始损伤和拉剪应力都先集中出现在内界面区,但随着尺寸的增大,试件最终的损伤值也随之降低.     

混凝土材料动态球形空腔膨胀的数值模拟

为了验证固体中的空腔膨胀理论,基于混凝土三段式本构模型,用有限元方法对混凝土材料动态球形空腔膨胀进行了数值模拟.数值模拟结果表明,当空腔膨胀压力超过一定阈值后,空腔边界将以该压力对应的恒定速度膨胀,符合空腔膨胀理论中膨胀压力与边界膨胀速度的函数关系.进一步分析表明膨胀压力阈值与混凝土强度呈线性关系.混凝土中空腔边界到弹性波阵面之间的径向应力场分布与理论计算相符,证实了数值模拟的可靠性,揭示了空腔膨胀的物理过程.