【摘 要】
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混凝土可被视为一种多尺度材料,在细观尺度上,它通常被认为是由骨料、水泥浆基质和二者间的界面过渡区(Interfacial Transition Zone(ITZ))组成的三相复合材料。各组分的相对
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混凝土可被视为一种多尺度材料,在细观尺度上,它通常被认为是由骨料、水泥浆基质和二者间的界面过渡区(Interfacial Transition Zone(ITZ))组成的三相复合材料。各组分的相对位置、相互作用、材料性质以及配合比等因素均会对混凝土的力学性能产生影响,导致混凝土的力学特性十分复杂。因此,需要从细观角度掌握混凝土的宏观力学性质。渐进均匀化方法(Asymptotic Homogenization Method(AHM))是一种具有严格数学基础的多尺度方法。本文利用AHM从细观角度计算了考虑界面过渡区和骨料级配影响时混凝土的弹性常数。主要工作及结论如下:1.建立单一粒径骨料代表体积单元(Representative Elementary Volume(RVE)),利用AHM计算各单一粒径骨料RVE的体积模量,该计算结果与广义自洽的结果接近。其间为克服较高骨料体积分数RVE建模时骨料溢出边界的情况,用立方增强体替代了球形增强体,发现立方增强体适应范围更广且不影响计算精度。然后采用加权平均法计算考虑骨料级配时混凝土的体积模量,不同骨料体积分数的计算结果与试验结果都很接近。最后分析了骨料级配和ITZ厚度对混凝土杨氏模量的影响。结果表明:(1)采用AHM计算得到的杨氏模量与试验结果接近,尤其是当骨料的体积分数在通常使用的范围内时。(2)随着骨料级配参数M的增大,混凝土杨氏模量逐渐增加。(3)ITZ厚度对混凝土杨氏模量也有很大影响,随着ITZ厚度的增加,混凝土杨氏模量逐渐减小。(4)不考虑ITZ时,混凝土的杨氏模量不受骨料级配的影响,只与骨料的体积分数相关。2.利用蒙特卡罗法(Monte Carlo)提出了一种建立混凝土三相随机骨料模型的方法,并编写了相应的APDL程序。然后运用二次均匀化方法,分别建立砂浆和混凝土随机骨料模型,利用AHM先后计算砂浆和混凝土的力学参数。将计算得到的混凝土杨氏模量与试验结果进行对比,两者相差较大。最后分析了计算结果与试验结果偏差较大的原因。
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