基于细观力学的仿真研究及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1材料细观力学 1

1.2基于细观力学的有效模量预测理论 1

1.2.1 Eshelby等效夹杂理论 1

1.2.2自洽理论 2

1.2.3复合材料有效弹性模量上、下限方法 3

1.2.4微分法 3

1.2.5 Mori-Tanaka的后应力分析法 5

1.2.6其他方法 6

1.3基于细观力学的数值仿真方法 6

1.3.1有限单元方法 6

1.3.2离散元方法 12

1.3.3细观数值计算模型 15

1.4本书的框架 19

参考文献 19

第2章 混凝土数值样本细观结构均匀性研究 25

2.1研究背景 25

2.2混凝土的细观结构 25

2.2.1粗骨料的投放 25

2.2.2混凝土的细观结构变量 26

2.3几何样本细观结构均匀性的定义 27

2.4几何样本均匀性的确定方法 28

2.4.1几何样本细观结构特征的数值化 28

2.4.2样本存储精度对细观结构变量的影响 30

2.4.3几何样本均匀性的确定流程 30

2.5混凝土几何样本均匀性的研究 32

2.5.1几何样本的离散性分析 33

2.5.2几何样本整体相似性尺寸的确定 33

2.5.3几何样本均匀性的尺寸 35

2.6混凝土几何样本均匀尺寸的讨论 36

2.6.1整体样本尺寸的影响 36

2.6.2骨料级配对均匀性尺寸的影响 36

2.6.3骨料体积含量对几何均匀性尺寸的影响 39

2.7结论 42

参考文献 43

第3章 混凝土强度二维细观数值仿真 44

3.1概述 44

3.1.1混凝土力学性能的研究层次 44

3.1.2混凝土细观力学性能的研究方法 45

3.2考虑初始缺陷的混凝土强度二维计算模型 45

3.2.1考虑初始缺陷的混凝土细观结构 46

3.2.2本构关系和破坏准则 53

3.2.3细观计算参数的确定 54

3.2.4计算过程 55

3.3混凝土单轴抗拉强度模拟 56

3.3.1细观计算参数选择 56

3.3.2单轴加载破坏模式 57

3.3.3破坏过程及强度 57

3.4界面结构对混凝土抗拉强度的影响 59

3.4.1界面厚度对混凝土抗拉强度的影响 59

3.4.2界面初始缺陷位置对混凝土抗拉强度的影响 62

3.4.3界面初始缺陷含量对混凝土抗拉强度的影响 65

3.5界面力学性能参数对混凝土抗拉强度的影响 67

3.5.1界面抗拉强度对混凝土抗拉强度的影响 68

3.5.2界面弹性模量对混凝土抗拉强度的影响 70

3.6本章小结 71

参考文献 71

第4章 混凝土强度三维细观数值仿真 73

4.1概述 73

4.2混凝土三维随机缺陷界面弹簧元模型的建立 73

4.2.1混凝土细观结构有限元网格的生成 73

4.2.2界面缺陷的随机分布 76

4.2.3本构关系和破坏准则 77

4.2.4计算过程 80

4.2.5细观计算模型参数的确定 80

4.2.6细观计算模型随机性及尺寸敏感性分析 82

4.3混凝土单轴强度试验的数值仿真 83

4.3.1计算参数 83

4.3.2单轴加载破坏模式 83

4.3.3混凝土单轴强度模拟结果 85

4.4混凝土双轴强度试验的数值仿真分析 85

4.4.1研究背景 85

4.4.2加载方式和双轴破坏模式 86

4.4.3混凝土双轴强度的模拟结果 87

4.5本章小结 89

参考文献 90

第5章 基于离散元方法的细观力学仿真 92

5.1离散元方法简介 92

5.1.1 PFC2D基本原理 92

5.1.2 PFC2D中的接触模型 94

5.1.3 PFC2D其他 101

5.2基于离散元数值模型的细观力学虚拟试验 103

5.2.1级配的转化（三维到二维） 104

5.2.2数字试样制备流程 106

5.2.3接触模型 110

5.2.4微观参数的确定 111

5.2.5时温等效原理 113

5.3小结 114

参考文献 115

第6章 细观力学在沥青混合料材料设计中的应用 117

6.1沥青混合料力学性能研究现状 117

6.2沥青混合料细观力学数值模拟研究 120

6.2.1宏观参数和微观参数的选取 120

6.3基于单轴蠕变虚拟试验沥青混合料细观力学特性 133

6.3.1沥青砂和沥青混合料蠕变曲线的对比 133

6.3.2轴向应变分析 134

6.3.3微观接触力 139

6.4基于细观力学和宏观性能的沥青混合料材料设计研究 143

6.4.1宏观性能试验 143

6.4.2细观力学和宏观性能结合下的配合比设计研究 146

6.5小结 147

参考文献 147

第7章 细观力学在河流冰凌研究中的应用 150

7.1细观冰力学的研究现状 150

7.1.1细观冰力学的理论研究 151

7.1.2细观冰力学的试验研究 151

7.1.3细观冰力学的模拟研究 152

7.2冰的基本物理力学性能 153

7.2.1冰的物理力学特性 153

7.2.2冰的晶体结构特征 154

7.3冰体压缩破坏的细观数值仿真 156

7.3.1冰体损伤断裂的细观模型 156

7.3.2冰体细观结构图形代表体 159

7.3.3裂纹成核模型 161

7.3.4裂纹相互作用破坏模型 163

7.4小结 166

参考文献 166