混凝土冻融循环的数值模拟研究背景和意义

上传者：网友
|

翻新时间：2023-05-10

收藏到账号

全屏

混凝土冻融循环的数值模拟研究背景和意义

摘要：在我国的基础建设中，混凝土结构是最普遍的结构形式。众所周知，在役混凝土都是暴露在室外，时刻遭受着风吹日晒、环境污染、天气变化等不利因素的影响，使得混凝土的耐久性损伤的问题日益加重。混凝土结构的耐久性损伤问题如果不予重视，将对国家的财产及人民的生命安全造成重大危害，而对于正在发展的中国来说，基础建设正处于高峰期，更要将混凝土耐久性的要求放在首要位置，进而才能促使我国经济整体健康快速的发展。

关键词：模拟研究；背景；意义

目前对混凝土冻融损伤的研究大都采用试验的方法，但在试验过程中会消耗大量的人力、物力，并且耗费的时间也会很长，同时也会产生大量的建筑垃圾，而利用有限元的方法对试验进行数值模拟，就能在一定程度上弥补试验研究的缺点，同时能减小试验中的误差，论文采用ABAQUS有限元分析软件对冻融试验进行数值模拟，拟为今后冻融损伤的研究提供一个新的思路。

影响混凝土抗冻性能的主要因素：影响冻融破坏的因素有很多，例如混凝土内部的孔结构、水饱和程度、受冻龄期、混凝土强度等。其中最主要的影响因素还是其内部的孔结构，而其孔结构取决于混凝土的水灰比、有无外加剂和养护方法等。据以往资料分析，对混凝土抗冻性能有显著影响的可分为以下几方面：水灰比、含气量、混凝土的饱水状态、混凝土的受冻龄期、水泥品种、骨料的质量、外加剂及掺和料的影响。

混凝土冻融循环数值模拟的研究现状：混凝土是由各种粗细骨料组成的非均质复合材料，传统中对混凝土的研究，都是采用混凝土试验来确定混凝土的各种力学性能，在钢筋混凝土结构设计中所采用的承载极限设计值也都是通过建立试验模型进行试验得出的。在试验过程中会消耗大量的人力、物力，并且耗费的时间也会很长，同时也会产生大量的建筑垃圾，由于客观条件的限制，实验结果与实际工程会有一定的误差。近些年计算机技术飞速发展，给我们的生活带来了极大的方便，计算机在很多方面逐渐的代替了人力操作，有限元法是随着计算机发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，它是一种有效的分析方法。在连续力学领域、动态特性分析等领域应用广泛。随后又大量的应用在求解热传导、磁场、流体力学等连续性问题。近年来，国内外学者对混凝土的数值模拟进行了大量的深入研究，混凝土材料数值模拟发展也已经相对成熟，可以为数值模拟提供大量的反馈信息，使得研究结果也相对准确可靠。

论文利用ABAQUS对混凝土试验进行数值模拟，此前中国学者更加详细地考虑了热应力之前，通过热粘合模型来模拟起伏力，本文提供了温度应力区提供了理论依据。天津大学赵代深对铜街子碾压混凝土坝和五强溪温度和应力场模拟研究了其他项目的，模拟的全过程，提出了增量动态仿真技术，清华大学等单位，专门的开发已经完成混凝土温度场有限元程序和数值模拟的应力场计算的蠕变，经常应用，已经在实际工程验证。清华大学张国新，刘教授官厅实验观察，并在以下三种方法，结合研究的最终温度场的影响RCC一级的联合分配初始温度的数值计算方法。黎收揖，杨婷婷给出了具体的参数热，为了与实验相比，遗传算法的混凝土坝的温度场的基础上，我们反击的分析。曹为民，谢先坤用层叠元模型朱岳明提出双线性过渡部分，以简化大型模拟复杂的液压一些结构性问题，后浇注混凝土模拟分层温度场它的用途。赵提出了应力分析的深刻代动态模拟。陈里红、傅作新教授等在温度应力分析中考虑了混凝土的软化性能。陈敏林提出了估算应力方法。

关于冻融循环对混凝土的破坏作用，前人已经做了较多的研究，但大都以试验的方法进行的，而采用有限元模数值拟的较少，且不充分。论文以传热学、损伤力学、弹塑性力学，有限元法等知识为理论基础，并对混凝土冻融循环的实际环境进行适度的简化后，建立了混凝土冻融循环模型，并与试验结果相对比，以验证所建立模型的可行性，为今后混凝土冻融循环的数值模拟提供一定依据。以较小的代价，尽可能真实地模拟混凝土受压和冻融循环试验是本文的目标。