基于格构模型的岩石类材料破坏过程的数值模拟 被引量：28

1

作者 杨强 张浩 周维垣 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期46-50,共5页

本文采用二维格构模型在细观尺度上模拟岩石类材料的破坏过程 .格构模型将连续介质离散为由弹性杆或梁单元组成的二维格构网格 ,单元采用简单的本构关系和破坏准则 ,单元之间的参数可互有差异 ,以引入材料的非均质性 .在外载作用下对整... 本文采用二维格构模型在细观尺度上模拟岩石类材料的破坏过程 .格构模型将连续介质离散为由弹性杆或梁单元组成的二维格构网格 ,单元采用简单的本构关系和破坏准则 ,单元之间的参数可互有差异 ,以引入材料的非均质性 .在外载作用下对整体网格进行线弹性分析 ,计算出格构中各单元的局部应力 ,超过断裂阈值的单元将破坏 ,材料的破坏过程通过单元的依次破坏来模拟 .本文使用格构模型分析了单轴拉伸破坏和单边切口梁的剪切破坏 .数值模拟结果表明 ,格构模型可作为岩石、混凝土类材料破坏分析的一种有效方法 . 展开更多

关键词 格构模型 脆性材料 非均质 破坏 开裂 数值模拟

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基于格构模型的岩石类材料开裂数值模拟 被引量：12

2

作者 杨强 程勇刚 张浩 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期117-120,126,共5页

采用二维格构模型模拟岩石类材料的开裂过程。格构模型将连续介质离散为由弹性杆或梁单元组成的二维格构网格,单元采用简单的本构关系和破坏准则,单元之间的参数可互有差异,以引入材料的非均质性。在外载作用下对整体网格进行线弹性分析... 采用二维格构模型模拟岩石类材料的开裂过程。格构模型将连续介质离散为由弹性杆或梁单元组成的二维格构网格,单元采用简单的本构关系和破坏准则,单元之间的参数可互有差异,以引入材料的非均质性。在外载作用下对整体网格进行线弹性分析,计算出格构中各单元的局部应力,超过断裂阈值的单元将破坏,材料的破坏过程通过单元的依次破坏来模拟。使用格构模型分析了单轴拉伸破坏和单边切口梁的剪切破坏。数值模拟结果表明,格构模型可作为岩石、混凝土类材料开裂分析的一种有效方法。 展开更多

关键词 格构模型 岩石类材料 开裂 数值模拟 脆性材料 工程结构 剪切破坏

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二维格构模型在岩石类材料开裂模拟中的应用 被引量：12

3

作者 杨强 张浩 吴荣宗 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第z1期941-945,共5页

采用二维格构模型来模拟岩石类非均质材料的开裂过程。该方法能较好地反映材料微结构对开裂的影响。该模型中 ,岩石类连续介质被离散为由弹性杆或梁组成的二维格构。单元的属性根据某种概率分布而变化 ,以体现材料的随机不均质性 ,材料... 采用二维格构模型来模拟岩石类非均质材料的开裂过程。该方法能较好地反映材料微结构对开裂的影响。该模型中 ,岩石类连续介质被离散为由弹性杆或梁组成的二维格构。单元的属性根据某种概率分布而变化 ,以体现材料的随机不均质性 ,材料的开裂破坏通过单元的断裂来实现。算例表明 ,该模型能较好的模拟出岩石类材料的开裂过程及其荷载 -位移曲线。 展开更多

关键词 格构模型 数值模拟 脆性材料 非均质 开裂

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岩石中锚杆拔出试验的数值模拟 被引量：10

4

作者 杨强 任继承 张浩 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第12期68-73,共6页

采用二维格构模型分析了岩石中锚杆拔出试验。格构模型将材料在细观尺度上离散为由梁单元组成的格构系统。单元采用简单的本构关系和破坏准则,假定单元的抗拉强度服从正态分布,以引入岩石的非均质性。在外载作用下对整体网格进行线弹性... 采用二维格构模型分析了岩石中锚杆拔出试验。格构模型将材料在细观尺度上离散为由梁单元组成的格构系统。单元采用简单的本构关系和破坏准则,假定单元的抗拉强度服从正态分布,以引入岩石的非均质性。在外载作用下对整体网格进行线弹性分析,计算出格构中各单元的局部应力,超过断裂阈值的单元将破坏,材料的开裂过程通过单元的依次破坏来模拟。研究中考察了材料非均质程度、约束条件对开裂机理的影响。数值结果表明,非均匀性导致了开裂形态的非对称性,而增加水平约束后,试件的荷载-位移反应由脆性变为柔性。 展开更多

关键词 岩石 锚杆 试验 数值模拟 格构模型 脆性材料 非均质 开裂

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基于格构模型再生混凝土单轴受压数值模拟 被引量：15

5

作者 肖建庄 杜江涛 刘琼 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期511-514,518,共5页

根据再生粗集料的特点,建立了再生混凝土随机集料模型,进而基于格构模型理论定义了5种格构单元:粗集料单元、新砂浆单元、新界面单元、老砂浆单元和老界面单元.在对比分析的基础上,为不同单元确定了不同的力学参数.采用杆系结构有限元方... 根据再生粗集料的特点,建立了再生混凝土随机集料模型,进而基于格构模型理论定义了5种格构单元:粗集料单元、新砂浆单元、新界面单元、老砂浆单元和老界面单元.在对比分析的基础上,为不同单元确定了不同的力学参数.采用杆系结构有限元方法,以Fortran语言编程计算了再生混凝土的单轴受压应力-应变曲线.与试验曲线对比发现,在参数选择适当的前提下,所建模型可用于模拟计算再生混凝土单轴受压时的应力-应变曲线. 展开更多

关键词 再生混凝土 格构模型 界面过渡区(ITZ) 单轴受压 应力-应变曲线

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再生混凝土轴心受拉性能试验与格构数值模拟 被引量：10

6

作者 刘琼 肖建庄 李文贵 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期119-124,共6页

通过轴心受拉试验获取再生混凝土各相材料(老硬化砂浆、新硬化砂浆、界面过渡区)的力学参数,并研究再生混凝土在轴心受拉状态下的破坏机理。基于固体力学相关知识,结合再生混凝土各相材料的力学性能,建立一种再生混凝土细观格构模型。... 通过轴心受拉试验获取再生混凝土各相材料(老硬化砂浆、新硬化砂浆、界面过渡区)的力学参数,并研究再生混凝土在轴心受拉状态下的破坏机理。基于固体力学相关知识,结合再生混凝土各相材料的力学性能,建立一种再生混凝土细观格构模型。根据试验获得的再生混凝土各相材料力学参数,通过格构模型对再生混凝土进行轴心受拉模拟分析,获取再生混凝土轴心受拉应力-应变曲线,并探讨再生混凝土的内部破坏过程和轴心受拉破坏机理。结果表明,再生混凝土的受拉断裂部位主要集中在新或老硬化砂浆处,针对再生混凝土受拉力学性能,格构模型的模拟分析与轴心受拉试验结果基本吻合。 展开更多

关键词 再生混凝土 轴心受拉 格构模型 细观 破坏机理

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基于格构模型理论的单纤维拉拔试验建模及仿真

7

作者 赵翔鹏 李辉 +4 位作者 杨青原 刘元珍 葛智 姜能栋 张洪智 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第5期1850-1858,共9页

水泥基材料的单纤维拉拔试验对测试仪器要求较高,试验操作难度大,很多实验室不具备测试能力。针对该问题,采用格构模型理论建立模型,基于分段步进式方法,对单纤维拔出过程进行数值仿真,得到纤维拉拔荷载-位移响应曲线。通过文献中的试... 水泥基材料的单纤维拉拔试验对测试仪器要求较高,试验操作难度大,很多实验室不具备测试能力。针对该问题,采用格构模型理论建立模型,基于分段步进式方法,对单纤维拔出过程进行数值仿真,得到纤维拉拔荷载-位移响应曲线。通过文献中的试验数据对模型进行验证,发现该模拟方法可以模拟单纤维拉拔过程及荷载-位移曲线。进一步,通过模型研究纤维方向、弹性模量和水泥-纤维界面黏结强度对于拉拔荷载-位移响应曲线的影响。模拟结果可用于研究不同边界条件下各种因素对试验结果的影响,计算工程水泥基复合材料单裂缝桥接关系,为高韧性工程水泥基材料设计提供参考。 展开更多

关键词 工程水泥基复合材料 格构模型 纤维单拔 拉拔荷载-位移 纤维方向 界面黏结强度

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基于分段步进式弹塑性格构模型的混凝土破坏过程细观模拟 被引量：1

8

作者 张洪智 金祖权 +5 位作者 姜能栋 葛智 Erik Schlangen 凌一峰 Branko Savija 王铮 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期51-57,共7页

经典格构模型理论假设单元服从完全脆性的线弹性本构关系,忽略了砂浆基体的延性,导致预测的混凝土荷载-位移曲线延性不足。针对该问题,基于分段步进式方法描述砂浆单元弹塑性本构关系,通过序列线性理论模拟试件受荷损伤破坏过程及力学... 经典格构模型理论假设单元服从完全脆性的线弹性本构关系,忽略了砂浆基体的延性,导致预测的混凝土荷载-位移曲线延性不足。针对该问题,基于分段步进式方法描述砂浆单元弹塑性本构关系,通过序列线性理论模拟试件受荷损伤破坏过程及力学响应。基于混凝土单轴拉伸和压缩试验对模型进行了校验,发现该模拟方法可以精确模拟混凝土的开裂及荷载-位移曲线。同时,该模型可用于模拟混凝土受拉开裂的尺寸效应问题,以及受压破坏时受力端横向约束程度和试件长细比对开裂行为的影响,为研究混凝土的断裂行为提供了新的理论方法和途径。 展开更多

关键词 混凝土 细观尺度 格构模型 断裂过程 弹塑性本构关系

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椭圆形骨料混凝土弹性模量预测的格构模型 被引量：4

9

作者 甘祎毓 郑建军 +1 位作者 周欣竹 邢鸿燕 《甘肃水利水电技术》 2012年第2期22-24,共3页

提出了椭圆形骨料混凝土弹性模量预测的格构模型。首先通过在正方形区域中模拟椭圆形骨料分布获得混凝土细观结构;再应用格构模型将混凝土连续体等效为离散体,把格构梁分为骨料、界面和水泥石基体3类单元,并根据三相组分的面积百分数对... 提出了椭圆形骨料混凝土弹性模量预测的格构模型。首先通过在正方形区域中模拟椭圆形骨料分布获得混凝土细观结构;再应用格构模型将混凝土连续体等效为离散体,把格构梁分为骨料、界面和水泥石基体3类单元,并根据三相组分的面积百分数对这3类单元的比例进行修正,较准确地描述了混凝土材料的非均匀性;最后用有限单元法获得混凝土弹性模量。通过与文献中的2组试验结果比较,验证了本文数值方法的有效性。 展开更多

关键词 混凝土 弹性模量 椭圆形骨料 格构模型

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混凝土氯离子扩散系数预测的格构模型 被引量：2

10

作者 郑建军 梁云滢 邵林 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期716-719,共4页

提出了混凝土氯离子扩散系数预测的格构模型;应用能量等效原理,导出了格构梁和连续体氯离子扩散系数之间的解析关系式.基于模拟所得的骨料分布和格构梁与骨料之间的相对位置,确定了每一个格构梁单元的刚度矩阵.通过有限单元分析,获得了... 提出了混凝土氯离子扩散系数预测的格构模型;应用能量等效原理,导出了格构梁和连续体氯离子扩散系数之间的解析关系式.基于模拟所得的骨料分布和格构梁与骨料之间的相对位置,确定了每一个格构梁单元的刚度矩阵.通过有限单元分析,获得了混凝土氯离子扩散系数;定量评价了最大骨料直径、界面氯离子扩散系数和骨料级配对混凝土氯离子扩散系数的影响.基于数值结果,发现混凝土氯离子扩散系数随着最大骨料直径的增大而减小;随着界面氯离子扩散系数的增大而增大;骨料级配对混凝土氯离子扩散系数有较大影响. 展开更多

关键词 混凝土 氯离子扩散系数 格构模型 有限单元法

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基于格构模型的水泥浆体离子稳态扩散模拟 被引量：1

11

作者 刘琳 陈惠苏 +1 位作者 孙伟 吴胜兴 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1032-1038,共7页

首先采用数值模型得到水泥浆体的模拟微观结构,然后将其离散化为像素.根据该离散化微观结构建立具有扩散性能的格构单元组成的三维格构网络,求解固定离子浓度边界条件下通过水泥浆体的离子流量和内部离子浓度分布,并预测材料的扩散系数... 首先采用数值模型得到水泥浆体的模拟微观结构,然后将其离散化为像素.根据该离散化微观结构建立具有扩散性能的格构单元组成的三维格构网络,求解固定离子浓度边界条件下通过水泥浆体的离子流量和内部离子浓度分布,并预测材料的扩散系数.在求解离子浓度分布的过程中,比较了差分法和共轭梯度法的优缺点,发现采用共轭梯度法更快捷.最后用稳态氯离子扩散试验验证了该模拟方法的可靠性,并预测了水泥浆体的氯离子有效扩散系数随水胶比和养护龄期的变化关系. 展开更多

关键词 水泥浆体 微观结构 扩散性能 格构模型

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剪切型Beam Lattice模型及其在岩石翼裂纹扩展和贯通模拟中的应用 被引量：1

12

作者 郑哲远 李兆霞 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期350-355,共6页

采用考虑剪切效应和Mohr-Coulomb失效准则的剪切型Beam Lattice(SBL)模型来模拟翼裂纹扩展和贯通过程中出现的次生裂纹.该模型采用随机多边形网格来反映材料的非均质性,在结果分析中应用裂纹扩展路径来区分张拉型和剪切型裂纹扩展.利用... 采用考虑剪切效应和Mohr-Coulomb失效准则的剪切型Beam Lattice(SBL)模型来模拟翼裂纹扩展和贯通过程中出现的次生裂纹.该模型采用随机多边形网格来反映材料的非均质性,在结果分析中应用裂纹扩展路径来区分张拉型和剪切型裂纹扩展.利用SBL模型对不同间距的初始裂纹进行模拟,并将模拟结果和实验观测结果进行比对.结果表明,SBL模型可以较为准确地模拟不同模式下的裂纹扩展和贯通路径.翼裂纹的扩展和贯通呈现阶段性,首先出现张拉型裂纹,当裂纹间距为10 mm时出现清晰的贯通裂纹,最后出现剪切型裂纹.裂纹的扩展进程在加载前中期保持稳定,而在加载末期时明显加快,出现不稳定扩展的现象.SBL模型中考虑更多的剪切效应会得到更多的剪切型裂纹. 展开更多

关键词 翼裂纹 裂纹贯通 剪切效应 格构模型

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格构细胞机模型在岩石劈裂过程中的数值模拟研究

13

作者 尹潘 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期245-247,共3页

基于弹塑性损伤理论,结合格构细胞机以及格构模型的优点,提出了格构细胞机模型,用于模拟岩石的劈裂破坏机理并取得了较好的结果.

关键词 数值模拟 格构细胞机 格构模型 岩石劈裂 弹塑性损伤

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水泥石弹性模量预测的数值方法

14

作者 袁庆 郑建军 周欣竹 《甘肃水利水电技术》 2011年第3期23-24,41,共3页

描述了水泥水化全过程二维模拟方法,通过图像给出了未水化水泥、水化产物和毛细孔随时间的演变。基于模拟所得的水泥石微观结构,应用格构模型提出了水泥石弹性模量预测的数值方法,通过与文献中的试验结果比较,初步验证了该数值方法的有... 描述了水泥水化全过程二维模拟方法,通过图像给出了未水化水泥、水化产物和毛细孔随时间的演变。基于模拟所得的水泥石微观结构,应用格构模型提出了水泥石弹性模量预测的数值方法,通过与文献中的试验结果比较,初步验证了该数值方法的有效性。 展开更多

关键词 水泥水化 数值模拟 格构模型 水泥石弹性模量

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再生混凝土单轴受压性能细观数值模拟

15

作者 赫传凯 张若乔 《智能建筑与智慧城市》 2019年第2期49-52,共4页

论文运用富勒级配曲线及蒙特卡罗方法,运用C++程序建立再生混凝土二维圆形骨料模型,从细观层次上生成再生混凝土的格构模型,赋予各类材料相应的力学参数;根据线弹性本构模型理论,编写非线性损伤程序,从细观层次上模拟再生混凝土单轴压... 论文运用富勒级配曲线及蒙特卡罗方法,运用C++程序建立再生混凝土二维圆形骨料模型,从细观层次上生成再生混凝土的格构模型,赋予各类材料相应的力学参数;根据线弹性本构模型理论,编写非线性损伤程序,从细观层次上模拟再生混凝土单轴压缩试验,得出再生混凝土试件在荷载作用下的应力-应变关系曲线。结果表明:本次实验采用的格构模型及程序可以模拟再生混凝土的细观结构特征。 展开更多

关键词 再生混凝土 细观结构 单轴受压 格构模型 应力-应变曲线

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干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值分析 被引量：12

16

作者 王立成 鲍玖文 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期986-995,共10页

对于海洋浪溅区或潮汐区的混凝土结构,水分主要以气相和液相两种形式存在于混凝土内部孔隙结构中。基于混凝土毛细吸水的非饱和流体理论,建立了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的一维非线性方程。考虑水分在干燥与湿润阶段传输的滞后性... 对于海洋浪溅区或潮汐区的混凝土结构,水分主要以气相和液相两种形式存在于混凝土内部孔隙结构中。基于混凝土毛细吸水的非饱和流体理论,建立了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的一维非线性方程。考虑水分在干燥与湿润阶段传输的滞后性,分别建立了干燥和湿润两阶段单条裂缝处水分的传输速度模型。在细观层次上,将混凝土看作由粗骨料、砂浆、界面过渡区（ITZ）以及裂缝所构成的四相复合材料,利用含单条裂缝的二维格构网络模型,开展了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值仿真分析。通过与已有文献中的试验数据对比,验证了所建立的干湿交替下开裂混凝土中水分传输模型的正确性。利用以上数值模型,进而分析了干湿循环机制（干湿循环时间比、循环次数）以及裂缝宽度对水分分布的影响规律。结果表明：对于给定裂缝宽度,干湿循环时间比和循环次数决定着裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量分布;当裂缝宽度介于0.05-0.3 mm时,裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量随着裂缝宽度的增大而减少。 展开更多

关键词 干湿交替 开裂混凝土 水分 细观格构模型 裂缝宽度

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用于混凝土弹性模量预测的三相格构模型 被引量：6

17

作者 郑建军 周欣竹 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 2004年第2期133-137,共5页

讨论了用于混凝土弹性模量预测的三相格构模型.通过模拟混凝土细观结构并应用梁单元三角形网格,提出了预测混凝土弹性模量的数值方法.计算结果表明,在合理地考虑了混凝土中骨料、水泥浆基体和界面分布的基础上,该模型预测结果与相应的... 讨论了用于混凝土弹性模量预测的三相格构模型.通过模拟混凝土细观结构并应用梁单元三角形网格,提出了预测混凝土弹性模量的数值方法.计算结果表明,在合理地考虑了混凝土中骨料、水泥浆基体和界面分布的基础上,该模型预测结果与相应的实验结果良好吻合.另外,基于该模型,可分析界面层厚度、弹性模量和泊松比对混凝土相对弹性模量的影响. 展开更多

关键词 混凝土 弹性模量 三相格构模型 界面过渡区 有限元法

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水泥净浆微观结构断裂破坏过程的三维模拟(英文) 被引量：2

18

作者 钱智炜 SCHLANGEN Erik +1 位作者 叶光 van BREUGEL Klaas 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1658-1664,共7页

在微观层次上研究了水泥净浆的断裂破坏过程,提出了两种模拟水泥净浆微观结构断裂破坏过程的方案,即:格构模型HymLat方案和通用格构模型ImgLat方案。在HymLat方案中,被分析的水泥净浆微观结构只能是由球形颗粒组成,但在ImgLat方案中,研... 在微观层次上研究了水泥净浆的断裂破坏过程,提出了两种模拟水泥净浆微观结构断裂破坏过程的方案,即:格构模型HymLat方案和通用格构模型ImgLat方案。在HymLat方案中,被分析的水泥净浆微观结构只能是由球形颗粒组成,但在ImgLat方案中,研究对象不局限于由球形颗粒组成的微观结构,所有能由像素表达的微观结构都能采用ImgLat方案进行分析。这两种方案的共同之处是水泥净浆的微观结构均由HYMOSTRUC3D模型模拟得到,而断裂破坏过程都使用GLAK(Generalized Lattice Analysis Kernel)通用格构模型分析核心代码模拟仿真。对这两种方案在通用性和计算效率方面的差异进行了比较。 展开更多

关键词 微观力学模型 断裂破坏过程模拟 格构模型分析 水泥净浆 通用格构模型分析

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