论文部分内容阅读
钢筋混凝土结构因其良好的工作性能和变化多样的结构形式而在工程结构如高坝、核电站、海洋平台、地下厂房、桥梁、隧道等基础设施重要组成部分中得到了广泛的应用。建筑瓷釉镀层钢筋等新型钢材的采用更进一步促进了钢筋混凝土结构在高氯地区的运用。钢筋混凝土结构的数值模拟和合理设计与其界面破坏力学性能分析密切相关。另外,基于恰当的数值模拟方法的钢筋混凝土界面破坏的力学性能研究对于钢筋混凝土结构有限元建模以及结构安全性评价具有非常重要的意义。为深化对钢筋混凝土界面破坏力学性能的理解,本论文基于细观数值模拟技术对光面钢筋、螺纹钢筋拉拔试验进行模拟,并用固定裂纹模型进行了验证,主要工作如下：(1)发展了混凝土细观数值建模方法。本文对大量试件进行调研研究,将3000多颗骨料形状录入骨料形状库,以骨料形状库的骨料形状为基础生成数值骨料,从而兼顾了骨料形状的随机性和骨料形状的现实背景。在骨料侵入判断方面,采用基于计算图形学原理的直接判断算法,保证了骨料填充率。在此基础上,开发了基于VC++的混凝土力学性能细观数值模拟前处理软件PREP_MDFPC,为后续混凝土细观数值模拟提供方便。(2)对光面钢筋拉拔试验进行二维细观数值模拟。本文从光面钢筋拉拔试件破坏形态出发,用界面单元破坏来表征光面钢筋—混凝土界面粘结失效,并根据界面失效机理提出了一种损伤-摩擦本构来表征界面单元行为,认为界面本构模型相关参数服从Weibull分布,以模拟钢筋-混凝土界面力学性能的非均质性。在此基础上,对光面钢筋拉拔试验各影响因素进行了分析；在数据处理方面,提出一种改进改进基4-FFT算法对光面界面剪切应力进行光滑化处理。(3)基于大型通用有限元软件ABAQUS软件用户子程序接口UEL,有限元实现细观损伤模型,并将该模型用于描述拉拔试验中混凝土的破坏。(4)基于固定裂纹模型,分别光面钢筋、螺纹钢筋拉拔试验进行三维数值模拟,以探讨钢筋表面形状对界面粘结性能的影响；另外,也对不同围压作用下的螺纹钢筋拉拔试件进行了数值模拟,初步认为,在一定范围内围压能够提高钢筋混凝土界面粘结强度。