基于随机骨料模型的EPS混凝土细观力学特性分析

来源 :安徽建筑大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:liutingkaoyanhao
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EPS混凝土是一种用聚苯乙烯泡沫作为轻骨料的轻质混凝土材料,因其良好的保温隔热和抗震性能,被广泛的应用在工程实际当中。目前关于EPS混凝土的研究大多从实验的角度出发,但是考虑到采用实验的手段进行研究,不仅耗费时间较长而且得出的结果与所处的环境有紧密的联系,不能客观真实的反映EPS混凝土的力学特性,然而采用数值模拟的方法进行研究不仅可以获取其各项性能指标,而且还可以观察其损伤断裂过程过程,于是用数值模拟成为研究EPS混凝土的重要手段。本文从细观层次出发,为了重点分析EPS颗粒对混凝土力学特性的影响,将EPS混凝土看做是由EPS颗粒与混凝土基体组成的两相复合材料,采用骨料级配理论与随机分布理论,在蒙特卡洛方法的基础上建立关于EPS混凝土的随机骨料模型,使用MATLAB软件建立面积占有率为10%、20%、30%、40%四种圆形EPS颗粒以及面积占有率为10%、20%、30%、40%四种多边形EPS颗粒的混凝土模型,借助APDL语言将其导入ANSYS中,赋予其相应的力学参数,模拟在准静载作用下EPS混凝土的损伤破坏过程。为了使模型的真实有效,首先对混凝土基体进行损伤研究,获取其应力-应变曲线,与真实应力应变曲线进行对比,发现其与真实应力-应变曲线相吻合,证明这一方法是可行的,然后研究EPS颗粒的面积占有率、排列分布情况以及颗粒形状对EPS混凝土力学性能的影响。研究表明:EPS颗粒面积占有率较小时,混凝土的破坏以脆性破坏为主,随着EPS颗粒面积占有率的不断增加,逐渐由脆性破坏向延性破坏转变;在EPS颗粒面积占有率较低时,随机分布与规则分布对EPS混凝土的影响较小,随着EPS颗粒面积占有率的不断增加,规则分布相对于随机分布而言,表现出较大的残余应力,在EPS颗粒的面积占有率相同时,规则分布相对于随机分布脆性指数较小,表现出较好的延展性,当其颗粒形状为三角形时,其应力最大延展性最好,当其为正方形时,应力最小但延性最好,EPS颗粒形状为圆形和五角形时,其混凝土的应力应变曲线与脆性指数相类似。
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