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混凝土强度尺寸效应是指随着试件尺寸的增大,强度的试验测试值有规律地下降的现象。强度尺寸效应是一种普遍现象。混凝土尺寸效应现象的主要研究内容是混凝土构件宏观尺寸对其强度及其相关的力学参数的影响,以及各种力学参数之间的关系。本文首先介绍了混凝土尺寸效应和混凝土数值模拟的发展历史和研究现状。对现有的混凝土尺寸效应理论进行了分析,阐述了利用细观方法对混凝土尺寸效应进行模拟的必要性和可行性。
本文从混凝土的细观结构入手,利用细观损伤力学的研究方法,抓住混凝土材料及其力学性质非均匀性这一特点,借助统计学和数值计算方法,进行混凝土破坏过程的数值模拟。假定混凝土为由砂浆基质、骨料及它们之间的界面组成的三相复合材料,建立随机骨料模型。并利用Visual Basic.Net语言编制了界面友好的非线性有限元程序。
根据试验数据,对不同尺寸的混凝土进行了抗压强度的数值模拟。对比结果,证明该程序分析尺寸效应是可行的。在此基础上,针对影响混凝土尺寸效应的界面强度、骨料强度和骨料粒型等因素进行了数值试验。根据数值试验结果分析了抗压强度尺寸效应的影响因素。
论文最后对混凝土尺寸效应数值模拟的研究发展进行了展望。