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混凝土材料由不同级配的骨料、水泥砂浆及二者之间的界面过渡区域组成,还往往包括一定的初始缺陷,是一种典型的复合材料,而且其细观结构呈现出明显的不均匀性和随机性。从混凝土材料细观结构的不均匀性和随机性的角度研究其宏观力学行为的非线性和随机性是当前研究热点之一。近年来,混凝土材料和结构的细观建模与分析得到重视,但传统细观建模和数值模拟存在计算量大和计算效率低等问题。对细观模型进行较大尺度上的均匀化处理形成细观均匀化模型并进行分析,在反映混凝土的不均匀性特征的同时又能大幅降低计算需求、提高计算效率。本文针对钢筋混凝土柱在偏心荷载作用下的力学行为开展二维细观均匀化数值模拟研究,并与实验结果进行比较。主要研究工作如下:(1)通过Fuller级配曲线和Walraven公式确定混凝土二维数值模型的骨料级配参数,基于Matlab编制不同形状二维随机骨料模型生成程序以及基于Monte-Carlo方法的随机投放程序,建立了不同形状骨料二维细观数值混凝土数值模型。(2)考虑混凝土与钢筋之间的粘结滑移作用,引入Spring2非线性弹簧单元,建立钢筋混凝土材料和柱的数值混凝土细观模型。通过混凝土材料的单轴受压细观模拟与实验结果的比较验证了混凝土细观组分材料参数与细观模型的可行性。进而开展了混凝土柱偏心受压宏观力学行为和细观破坏特征的细观数值模拟,并与实验结果进行比较,验证了细观有限元模型的有效性。(3)基于细观均匀化理论,通过Matlab编写了混凝土材料细观均匀化程序,实现了不同形状和分布的随机骨料的细观均匀化,并编写了基于Python的细观均匀化模型输入程序,将细观均匀化模型导入Abaqus,生成钢筋混凝土柱细观均匀化有限元模型。(4)开展了钢筋混凝土柱在偏心荷载作用下的细观均匀化有限元分析,通过与实验结果的比较验证了所建立的细观均匀化模型的有效性。进一步研究骨料的随机分布和不同形状对钢筋混凝土柱偏心受性能和细观损伤的影响。结果表明,细观均匀化模拟可有效描述试件宏观力学行为,与试验结果吻合较好,承载力差值小于5%。混凝土局部损伤产生和发展受骨料形状及其随机分布影响。