在我国西北部寒冷地区,反复冻结融化作用会对混凝土材料的力学性能和耐久性能造成不可逆转的损伤劣化。探究冻融环境下混凝土的损伤机理,提高其物理力学性能是解决这类工程问题的关键。此外,混凝土材料在服役工作期间,不仅受到静荷载的作用,还可能受到地震力等动荷载作用。在动荷载以及冻融循环作用下混凝土材料会出现不可逆转的损伤,致使其服役期限降低。因此,对混凝土材料开展冻融循环作用下的动态力学性能研究是十分重要且必不可少的,尤其是对我国西北部寒冷地区桥梁和大坝等混凝土结构具有重大的现实意义。本文开展工作如下:(1)对尺寸为100mm×100mm×400mm的混凝土试样进行冻融循环试验和力学性能试验研究。针对力学试验结果,分析归纳了混凝土极限弯拉强度、荷载-位移曲线和弯拉强度增长因数等因素在冻融循环作用下的变化规律。(2)借助ABAQUS有限元软件对尺寸为100mm×100mm×100mm混凝土试样进行温度场数值模拟。研究不同冻融循环次数下混凝土的温度场变化规律及混凝土上、中、下位置节点的温度-应力变化关系。(3)参考已有试验数据并利用ABAQUS软件和损伤塑性模型创建混凝土试样在冻融循环与动荷载作用下的有限元模型。在同一加载速率条件下,研究冻融循环次数对混凝土损伤特性和力学性能的影响。将有限元模拟结果与试验数据进行对比分析,验证模型的可靠性。结果表明:同一加载速率条件下,混凝土塑性应变损伤积累与冻融循环次数呈正相关关系。(4)基于ABAQUS软件建立的温度场和单轴压缩有限元模型,对混凝土试样进行冻融循环条件下力学性能变参数模拟分析。进一步讨论冻融循环次数和加载速率对混凝土试样的受力机理、破坏形态和极限抗压强度的影响。观察实际试验裂缝图与模拟应变图发现混凝土破坏裂缝呈“X”型。