混凝土多尺度应力响应方程及其数值模拟

摘要：

针对混凝土的多相多尺度材料组成特征及其复杂力学响应问题,首先,根据混凝土中各组成材料的几何特征,将C-S-H凝胶、硬化水泥浆体、砂浆及混凝土细观组成分别视为纳观、微观、亚细观和细观尺度上的复合材料,并利用颗粒空间堆积方法,重构了混凝土各尺度复合材料的简化几何模型;其次,基于重构的几何模型和等效夹杂理论,通过等效刚度的升阶计算和应力响应的降阶计算,建立各尺度复合材料应力响应之间的过渡关系,推导混凝土多尺度应力响应方程,并编制相应的计算程序;最后,以单轴压缩载荷作用为例,数值计算载荷作用下混凝土各尺度复合材料中的应力响应,分析骨料空间位置和相互作用以及水化产物刚度、几何形状和空间取向对其应力响应的影响规律.结果表明,单轴压缩载荷作用下,混凝土细观组成中的应力分布并不均匀;骨料颗粒之间的距离影响到混凝土中的应力分布,其有效影响范围约为骨料粒径的6倍;水泥水化产物的刚度、几何形状和空间取向是影响其应力分布的重要因素,刚度越大,所受应力越大,与载荷作用方向的夹角越小,长椭球形水化产物沿载荷作用方向的应力越大,扁椭球形水化产物与之相反.

关键词：混凝土、多尺度、应力响应、等效夹杂、数值模拟

所属期刊栏目：54

分类号：TU528.1(建筑材料)

资助基金：国家自然科学基金;江苏省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2022-12-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：3113-3126