基于数字图像处理技术的再生混凝土数值模拟

为了研究骨料形态对再生混凝土材料力学性能的影响,基于势能原理的基面力元法,利用图像处理技术和MATLAB软件,建立了再生混凝土真实骨料细观模型。应用FORTRAN分析软件对再生混凝土试件进行单轴拉伸试验的数值模拟,研究了真实骨料细观模型再生混凝土宏观应力-应变曲线变化规律和试件的破坏形态。结果显示,真实骨料模型得到的宏观应力-应变曲线和试验曲线吻合度较高,骨料形状对试件的破坏形态影响较小。模型可真实地模拟再生混凝土在单轴拉伸作用下的损伤破坏过程,准确地反映试件的实际骨料形态。     

碳纳米管增强水泥基复合材料的 二维代表单元研究

为了从细微观尺度上研究碳纳米管-水泥基复合材料的损伤破坏过程和破坏机理,从碳纳米管-水泥基复合材料中选取尺寸为100μm×100μm的代表单元,建立二维代表单元的细微观层次的数值模型。以势能原理的基面力元法为理论基础,对代表单元进行数值模拟,探究在单轴受压状态下碳纳米管-水泥基复合材料的力学性能变化,并绘制破坏裂纹的发展过程图和最大主应力分布变化过程图。结果表明,该代表单元模型能够较真实地模拟复合材料在单轴压缩状态下的损伤破坏过程,通过数值模拟不同含量的复合材料代表单元模型,发现增强体的含量影响着复合材料的强度及韧性,选择合适的含量范围有利于提升材料的力学性能。通过数值模拟的方法分析碳纳米管增强水泥基复合材料的作用机理,拓展了基面力元法的应用范围,节约了计算资源,其结果丰富了碳纳米管-水泥基复合材料力学性能的研究,可为相关工程应用及基础研究提供参考。     

基于界面等效模型的再生混凝土基面力元分析

从细观角度分析再生混凝土的力学特性,以往都是将再生混凝土视为由骨料、新砂浆、新界面、老砂浆、老界面五相介质组成的复合材料来分析,为了简化这种常规五相再生混凝土模型,提出了基于界面等效模型的再生混凝土基面力元分析方法。首先运用三相球理论模型将再生混凝土中的老砂浆、新界面、老界面三相介质等效成一种介质,得到三相介质的再生混凝土界面等效模型;然后利用势能原理的基面力元法编制出损伤基面力元程序,对不同尺寸的再生混凝土试块进行单轴拉伸试验模拟。给出了应力-应变曲线及破坏过程图,并与普通五相模型进行了对比,两种曲线基本吻合。因此,等效模型可以代替普通五相模型,从而简化多相再生混凝土的损伤分析,提高模拟效率。