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基于内聚力模型的混凝土断裂性能三维细观模拟

田亮 孟俊良 赵健 樊立龙 王宇宁 张诚至

田亮, 孟俊良, 赵健, 樊立龙, 王宇宁, 张诚至. 基于内聚力模型的混凝土断裂性能三维细观模拟[J]. 工业建筑, 2024, 54(9): 170-176. doi: 10.3724/j.gyjzG23120806
引用本文: 田亮, 孟俊良, 赵健, 樊立龙, 王宇宁, 张诚至. 基于内聚力模型的混凝土断裂性能三维细观模拟[J]. 工业建筑, 2024, 54(9): 170-176. doi: 10.3724/j.gyjzG23120806
TIAN Liang, MENG Junliang, ZHAO Jian, FAN Lilong, WANG Yuning, ZHANG Chengzhi. Three-Dimensional Meso-Simulation of Concrete Fracture Performance Based on Cohesive Model[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2024, 54(9): 170-176. doi: 10.3724/j.gyjzG23120806
Citation: TIAN Liang, MENG Junliang, ZHAO Jian, FAN Lilong, WANG Yuning, ZHANG Chengzhi. Three-Dimensional Meso-Simulation of Concrete Fracture Performance Based on Cohesive Model[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2024, 54(9): 170-176. doi: 10.3724/j.gyjzG23120806

基于内聚力模型的混凝土断裂性能三维细观模拟

doi: 10.3724/j.gyjzG23120806
基金项目: 

天津市企业科技特派员项目(22YDTPJC00210)

天津市科技开发项目(19YDLZSF00030)。

中国铁建股份有限公司科技重大专项(2020-A01)

国家自然科学基金项目(51708346)

详细信息
    作者简介:

    田亮,博士,副教授,主要从事高性能混凝土及钢桥结构方面的研究。电子信箱:sjtu_tl@126.com

Three-Dimensional Meso-Simulation of Concrete Fracture Performance Based on Cohesive Model

  • 摘要: 细观力学建模是研究混凝土宏观力学性能的有效手段。采用ABAQUS有限元软件以及cohesive内聚力单元,建立了嵌入内聚力单元的混凝土三维细观模型,模拟了静态及动态压缩下混凝土试件的开裂过程,并与试验加载得到的各阶段裂纹扩展状态进行了对比验证。在有效数值模型的基础上建立了基于内聚力单元的脆性断裂本构关系,并计算了损伤演化值。研究结果表明:不同破坏阶段的模型应力变化特征明显,与混凝土的宏观强度基本相符;不同组分的破坏模式差异显著,且内部骨料开始破坏时的抗压强度最高,数值模拟所得的混凝土试件破坏状态与试验结果基本一致;通过基于能量参数的指数型演化方式对损伤变量进行了计算,验证了基于脆性断裂的本构模型可有效预测混凝土试件的破坏过程。
  • [1] 王娟, 王文超, 许耀群, 等. 纳米SiO2对橡胶混凝土断裂行为的影响[J]. 建筑材料学报, 2023, 26(7): 731-738.
    [2] 郭利霞, 武铮, 钟凌, 等. 高强混凝土内养护效果的微观量化表征与分析[J]. 建筑材料学报, 2023, 26(7): 697-704.
    [3] LIHAO C, QI L, SUYING O, et al. Study on the fiber-matrix bonding properties of ultrahigh-performance concrete at multiple scales[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2023, 35(9),04023317.
    [4] 王宗敏, 邱志章. 混凝土细观随机骨料结构与有限元网格剖分[J]. 计算力学学报, 2005(6): 728-732.
    [5] 金浏, 杜修力, 黄景琦. 多轴加载下混凝土细观破坏模拟的强度准则探讨[J]. 计算力学学报, 2015, 32(3): 322-331.
    [6] IRENEUSZ M,JERZY B. Quantitative assessment of the influence of tensile softening of concrete in beams under bending by numerical Simulations with XFEM and cohesive cracks[J]. Materials, 2022, 15(2),626.
    [7] YIBO Y,BAIXI C,YONG C, et al.Performances of concrete columns with modular UHPC permanent formworks under axial load[J]. International Journal of Concrete Structures and Materials, 2023, 17(1),38.
    [8] YU Q, CHEN Z Y, YANG J, et al. Numerical study of concrete dynamic splitting based on 3D realistic aggregatemesoscopic model[J]. Materials, 2021, 14(8),1948.
    [9] 蔡渝新, 刘清风. 碱激发混凝土抗氯离子侵蚀性能的数值研究[J]. 建筑材料学报, 2023, 26(6): 596-603

    ,622.
    [10] FENT T T, JIA M K, XU W X, et al. Three-dimensional mesoscopic investigation of the compression mechanical properties of ultra-high performance concrete containing coarse aggregates[J]. Cement and Concrete Composites, 2022, 133,104678.
    [11] WANG Z L, ZHANG W, HUANG Y Q. Experimental and numerical analysis of the ribbed reinforced concrete fracture behavior based on the mesoscale FE model[J]. International Journal of Concrete Structures and Materials, 2023, 17,42.
    [12] LI B, WU C, WANG S N, et al. Monotonic and cyclic compressive behavior of ultra-high performance concrete with coarse aggregate: Experimental investigation and constitutive model[J]. Journal of Building Engineering, 2023, 68,106602.
    [13] ARMAN K, AKHAVEISSY A H, PIETRUSZCZAK S. Experimental and meso-scale investigation of size effect on fracture properties in three-point concrete beams (TPB)[J]. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2023, 127,104026.
    [14] 廖显东, 胡翔, 张士前,等. 后张预应力预制混凝土框架中节点的数值模拟[J]. 西南交通大学学报, 2020,55(6):1287-1296.
    [15] 张煜航, 陈青青, 张杰,等.混凝土三维细观模型的建模方法与力学特性分析[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(5): 110-117.
    [16] 霍琳颖, 毕继红, 赵云, 等.不同纤维长度的混杂钢纤维混凝土本构模型[J]. 建筑材料学报, 2022, 25(10): 1034-1039.
    [17] 胡响, 武杰, 张宝虎. 基于内聚力模型的钢筋混凝土梁断裂模拟[J]. 科学技术与工程, 2021, 21(33): 14281-14286.
    [18] 吴萍, 杜坤, 徐亦冬, 等. 基于脆性开裂模型的钢筋混凝土锈裂过程细观数值模拟[J]. 硅酸盐通报, 2018,37(8):2372-2377.
    [19] 徐青, 周祥森, 程志诚. 基于Ansys的混凝土随机骨料模型及细观力学分析[J]. 武汉大学学报(工版), 2019, 52(12): 1035-1040,1047.
    [20] 武亮, 王菁, 糜凯华, 等. 一种生成椭球形骨料的混凝土细观模型方法[J]. 混凝土, 2014(11): 64-69.
    [21] 汪奔, 王弘, 张志强, 等. 三维随机凹凸型混凝土骨料细观建模方法研究[J]. 应用力学学报, 2018, 35(5): 1072-1076

    ,1187-1188.
    [22] 毕树根, 於文欢, 糜凯华. 基于细观力学模型的三级配混凝土立方体试件单轴损伤数值分析[J]. 江西水利科技, 2022, 48(4): 265-269.
    [23] 方秦, 张锦华, 还毅, 等. 全级配混凝土三维细观模型的建模方法研究[J]. 工程力学, 2013, 30(1): 14-21

    ,30.
    [24] DU W, YU F, QIU L, et al. Effect of steel fibers on tensile properties of ultra-high-performance concrete: a review[J]. Materials, 2024, 17,1108.
    [25] 刘邦莉.混杂纤维对UHPC动态力学性能的影响研究[D]. 成都:西南科技大学, 2024.
    [26] 冯滔滔,蒋金洋,刘志勇,等.机制砂超高性能混凝土的冲击压缩力学性能[J]. 硅酸盐学报, 2020, 48(8): 1177-1187.
    [27] 中华人民共和国交通运输部. 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程:JTG 3420—2020[S].北京:人民交通出版社,2020.
    [28] 李庆斌. 混凝土断裂损伤力学[M]. 北京:科学出版社, 2017.
    [29] 李朝红. 基于损伤断裂理论的混凝土破坏行为研究[D]. 成都:西南交通大学, 2012.
    [30] GAEDICKE C, ROESLER J, EVANGELISTA F. Three-dimensional cohesive crack model prediction of the flexural capacity of concrete slabs on soil[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2012, 94:1-12.
    [31] 谢浩. 基于内聚力模型的细观混凝土破坏过程及机理研究[D]. 北京:中国矿业大学, 2020.
    [32] 吴贞杰, 夏晓舟, 章青. 黏聚单元嵌入技术及其在混凝土细观分析模型中的应用[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2017, 45(6): 535-542.
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  • 收稿日期:  2023-12-08
  • 网络出版日期:  2024-10-18

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