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混凝土跨尺度損傷開裂自适應宏細觀遞進分析方法 混凝土損傷開裂是一種典型的跨尺度現象.宏觀裂縫的形成源于細觀裂紋的萌生、擴

作者:藏劍遊俠兒

混凝土跨尺度損傷開裂自适應宏細觀遞進分析方法

混凝土損傷開裂是一種典型的跨尺度現象.宏觀裂縫的形成源于細觀裂紋的萌生、擴充、集聚和貫通。

而混凝土在細觀尺度上複雜的随機非均距材料結構以及各細觀組分 (粗骨料、砂漿及界面過透區) 差異明顯的力學特性是這一現象的主要緻因。

是以,在單一宏觀尺度下無法準确模扣混凝土損傷開裂的跨尺度演化過程的

計算多尺度方法是在分析中考慮 2 種或 2種以上空間尺度,并以相對較低的計算代價擷取較高精度分析結果的複合材料現代計算分析方法的主要分為協同多尺度方法和遞進多尺度方法a兩類協同多尺度方法。

可在同一計算模型中實作對彈性區域的宏觀尺度模擔和對損傷開裂區或的細觀尺度模扣但需在模拟中動态調整宏-維觀尺度連接配接邊界,且随着細觀模拟區域的擴大。

計算規模快速增大明.傳統遞進多尺度方法是通過求解由宏觀力學量(通常為應變) 驅動的細觀代表性體積單元 (representative volume elementRVE) 邊值問題,來為家觀尺度分析提供所需的本構關系。

局部化降尺度和均勻化升尺度是其尺度連接配接的各主要環節圖遞進多尺度方法的宏觀分析與細觀分析是在資訊傳遞的基礎上分開進行的,故相較于協同多尺度方法,對計算資源的要求相對較低,且便于在正常有限元分析架構内實作。

存在 RVE 是應用傳統遞進多尺庭方法。由于非軟化複合材料滿足 RVE 存在性,故針對該類材料的遞進多尺庭有限元分析已漸趨成并得以向用回。

但對于軟化類材料,均勻化擷取的宏觀應力-P變關系在較化階段依戟于細觀模群尺寸,故不滿足 RVE 存在性假定。

緻使無法直接向用傳統遞進多尺度方法,針對這一問題,Gitmn等回分析了軟化材料遞進多尺度有限元模拟中觀單元網格尺寸與細觀 RVE 尺寸對計算結果的影響,并将細觀核型體積取為宏觀單元積分點的積分體積。

以消除分析結果的宏觀單元網格尺寸依賴性和細觀模型尺寸依戟性。

這一方法突破了傳統遞進多尺度方法的 RVE 存在性假定,但變尺寸的細觀恢型增加了數生實施的難度,且若對分析城内的老觀積分點均開展宏細觀遞進多尺度分析,細觀計算規模很大(與全細觀模拟相當)。

bezakh 等集于船合體積思想,以有限元闆型為宏觀尺度校型.以格構離散元核型為細觀尺度核型。

實作了源凝土損傷斷裂的禍合體積宏細觀遞進多尺度分析但分析中采用了均勻宏觀網格,以規遍細觀校型的變尺寸問題。

此外,鑒于尺度連接配接方式的特點。在零細觀遞進 多尺度分析的傳統架構内.僅能在宏觀尺度上擷取集本的力學量(位移、應變及應力)無法實作混凝土損傷狀态的宏細觀跨尺度表征。

本文提出了一種混凝土跨尺度損傷開裂自适應宏細觀遞進有限元分析方法該方法将混凝土自适應宏細觀遞進有限元模型,劃分為單一宏觀尺度和宏細觀多尺度 2 個分析區域提出了強度準則的分析尺度自适應轉換準則。

實作了宏細觀多尺度分析區域範圍的自适應動态更新通過在分析中自适應建立與宏觀積分點關聯的細觀模型,實作了變尺寸細觀模型條件下宏細觀遞進有限元分析,提出了細觀損傷的分區均勻化方法對混凝土損傷狀态的宏細觀跨尺度進行定量表征

參考文獻:

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混凝土跨尺度損傷開裂自适應宏細觀遞進分析方法 混凝土損傷開裂是一種典型的跨尺度現象.宏觀裂縫的形成源于細觀裂紋的萌生、擴
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