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为了研究内部组成材料对混凝土力学性能的影响,首先利用力学试验获得偏高岭土水泥砂浆的力学参数;随后利用CT扫描和图像分割技术得到偏高岭土混凝土内部水泥砂浆、骨料及孔隙分布,建立偏高岭土混凝土二维细观数值模型,利用该数值模型研究纳米偏高岭土混凝土在模拟力学测试中的破坏特征;最后探索利用Mimics模块建立纳米偏高岭土混凝土三维细观数值模型的方法。论文的具体工作如下:(1)纳米偏高岭土砂浆的力学性能试验与本构模型选择。通过抗压强度和抗折强度试验,研究纳米偏高岭土掺量对水泥砂浆抗压强度及抗折强度的影响;建立偏高岭土水泥砂浆的二维细观数值模型,将数值方法与试验方法获得的偏高岭土水泥砂浆的抗压、抗折强度进行了比较分析,验证了模型的合理性。(2)纳米偏高岭土混凝土二维细观模型建立与分析。利用灰度分割原理,对CT扫描试验获得的偏高岭土混凝土断层扫描图像进行灰度统计;确定骨料、砂浆、孔隙的边界域分割值,获得其平面分布,建立纳米偏高岭土混凝土二维平面细观数值模型。利用该模型分析了单轴抗压和单轴抗拉过程中,骨料面积占比、几何非线性等参数对偏高岭土混凝土试块破坏特征的影响规律。(3)考虑界面过渡区的纳米偏高岭土混凝土二维细观模型建立与分析。在已获得的纳米偏高岭土混凝土二维细观模型的基础上,运用“像素膨胀”方法,构建考虑骨料、砂浆界面过渡区的偏高岭土混凝土二维细观数值模型。利用该模型分析了单轴抗压过程中,界面过渡区宽度、弹性模量对混凝土宏观力学性能的影响。(4)建立纳米偏高岭土混凝土三维细观模型。探索在Mimics模块中,分别采用先整体划分体网格后赋予材料属性和先利用材料划分网格再组装整体模型,两种方法建立纳米偏高岭土混凝土细观模型,并利用该模型分析了偏高岭土混凝土在单轴抗压过程中的形变规律。