钢纤维轻骨料砼梁板柱力学性能的离散元仿真

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为了探究钢纤维轻骨料混凝土构件的力学性能,本文运用了离散单元法,基于颗粒流离散元程序,建立了基本符合钢纤维轻骨料混凝土力学性能特点的离散元模型,并验证了梁的弯曲与剪切破坏形态和过程。在总结归纳模型特点后,将之应用于板和柱构件,对板的冲切,柱的承压进行仿真分析。本研究的主要工作如下:建立不同颗粒体可以形成不同形状颗粒,多种颗粒混合加入形成钢纤维、轻骨料、混凝土颗粒的初始原料模型;程序中颗粒在不同仿真阶段设置的不同物理属性,可得到不同阶段的结果且提升计算效率。在粘结力参数模型中,单位法向刚度、单位剪切刚度、临界法向应力、粘结半径四个参数对模拟试块的峰值力变化影响显著;临界剪切应力的设定可以使颗粒粘结点不被过早剪断;这五个参数是建立离散单元法仿真模型的重要因素。经过参数标定,并与真实试验数据比较,确定了梁试件的模型和细观参数。建立多种不同纤维体积率、不同尺寸的梁模型,进行弯曲、剪切破坏仿真,并与真实试验形态作对比,具有一定相似性。获得实物试验难以观测的加载裂缝发展和变形、破坏过程,并建立了不同尺寸的板和柱模型。通过数值仿真和实体试验的成果对比,验证了:1、钢纤维的掺入,能够增加混凝土的延性,随着钢纤维体积率的增加,构件破坏前的变形加大;2、不同剪跨比的梁受剪切破坏的形态均有不同;纤维的掺入、板厚的增加能够提高板的冲切承载力;3、短柱在破坏时发生剪切滑移,长柱破坏时会有弯曲变形。本文成果给钢纤维轻骨料混凝土的研究提供了参考。
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