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混凝土跨尺度损伤开裂自适应宏细观递进分析方法 混凝土损伤开裂是一种典型的跨尺度现象.宏观裂缝的形成源于细观裂纹的萌生、扩

作者:藏剑游侠儿

混凝土跨尺度损伤开裂自适应宏细观递进分析方法

混凝土损伤开裂是一种典型的跨尺度现象.宏观裂缝的形成源于细观裂纹的萌生、扩展、集聚和贯通。

而混凝土在细观尺度上复杂的随机非均距材料结构以及各细观组分 (粗骨料、砂浆及界面过透区) 差异明显的力学特性是这一现象的主要致因。

因此,在单一宏观尺度下无法准确模扣混凝土损伤开裂的跨尺度演化过程的

计算多尺度方法是在分析中考虑 2 种或 2种以上空间尺度,并以相对较低的计算代价获取较高精度分析结果的复合材料现代计算分析方法的主要分为协同多尺度方法和递进多尺度方法a两类协同多尺度方法。

可在同一计算模型中实现对弹性区域的宏观尺度模担和对损伤开裂区或的细观尺度模扣但需在模拟中动态调整宏-维观尺度连接边界,且随着细观模拟区域的扩大。

计算规模快速增大明.传统递进多尺度方法是通过求解由宏观力学量(通常为应变) 驱动的细观代表性体积单元 (representative volume elementRVE) 边值问题,来为家观尺度分析提供所需的本构关系。

局部化降尺度和均匀化升尺度是其尺度连接的各主要环节图递进多尺度方法的宏观分析与细观分析是在信息传递的基础上分开进行的,故相较于协同多尺度方法,对计算资源的要求相对较低,且便于在常规有限元分析框架内实现。

存在 RVE 是应用传统递进多尺庭方法。由于非软化复合材料满足 RVE 存在性,故针对该类材料的递进多尺庭有限元分析已渐趋成并得以向用回。

但对于软化类材料,均匀化获取的宏观应力-P变关系在较化阶段依戟于细观模群尺寸,故不满足 RVE 存在性假定。

致使无法直接向用传统递进多尺度方法,针对这一问题,Gitmn等回分析了软化材料递进多尺度有限元模拟中观单元网格尺寸与细观 RVE 尺寸对计算结果的影响,并将细观核型体积取为宏观单元积分点的积分体积。

以消除分析结果的宏观单元网格尺寸依赖性和细观模型尺寸依戟性。

这一方法突破了传统递进多尺度方法的 RVE 存在性假定,但变尺寸的细观恢型增加了数生实施的难度,且若对分析城内的老观积分点均开展宏细观递进多尺度分析,细观计算规模很大(与全细观模拟相当)。

bezakh 等集于船合体积思想,以有限元板型为宏观尺度校型.以格构离散元核型为细观尺度核型。

实现了源凝土损伤断裂的祸合体积宏细观递进多尺度分析但分析中采用了均匀宏观网格,以规遍细观校型的变尺寸问题。

此外,鉴于尺度连接方式的特点。在零细观递进 多尺度分析的传统框架内.仅能在宏观尺度上获取集本的力学量(位移、应变及应力)无法实现混凝土损伤状态的宏细观跨尺度表征。

本文提出了一种混凝土跨尺度损伤开裂自适应宏细观递进有限元分析方法该方法将混凝土自适应宏细观递进有限元模型,划分为单一宏观尺度和宏细观多尺度 2 个分析区域提出了强度准则的分析尺度自适应转换准则。

实现了宏细观多尺度分析区域范围的自适应动态更新通过在分析中自适应建立与宏观积分点关联的细观模型,实现了变尺寸细观模型条件下宏细观递进有限元分析,提出了细观损伤的分区均匀化方法对混凝土损伤状态的宏细观跨尺度进行定量表征

参考文献:

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[2] 徐磊,姜磊,周昌巧,等. 基于多重点云与分级聚合的全级配混凝土三维细观结构高效生成方法水利学报,2022,53( 2) : 188

[3] 金浏,杨旺贤,余文轩,等. 基于细观模拟的轻骨料混凝土动态压缩破坏及尺寸效应分析[J].工程力学,202037 ( 3 )

[4] 徐磊,崔姗姗,姜磊,等.基于双重网格的混凝土自适应宏细观协同有限元分析方法 切!工程力学,2022.39(4):197

[5] 李兆霞,孙正华,郭力,等.结构损伤一致多尺度模拟和分析方法 闻.东南大学学报(自然科学版),2007.37 (2)

混凝土跨尺度损伤开裂自适应宏细观递进分析方法 混凝土损伤开裂是一种典型的跨尺度现象.宏观裂缝的形成源于细观裂纹的萌生、扩
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