第1章 绪论 1
1.1混凝土类材料的破损过程 1
1.2混凝土静态力学理论研究 2
1.2.1断裂力学模型 2
1.2.2损伤力学模型 4
1.2.3细观损伤模型 4
1.3混凝土动态力学性能研究 5
1.3.1动态试验研究成果 5
1.3.2理论研究成果 10
1.4混凝土细观力学的研究 13
1.4.1混凝土力学行为研究的层次方法 13
1.4.2混凝土细观力学试验研究现状 15
1.4.3细观力学数值仿真预处理研究 17
1.4.4混凝土细观力学的数值仿真研究 18
1.5本书的框架与内容简介 25
本章参考文献 26
第2章 混凝土细观力学预处理方法 37
2.1概述 37
2.2随机变量及其产生方法 37
2.2.1蒙特卡罗方法简介 37
2.2.2随机数及其产生 37
2.3随机骨料的生长 39
2.3.1二维骨料的生长 39
2.3.2三维骨料的生长 40
2.4基于分层摆放法的混凝土细观力学预处理方法 40
2.4.1随机骨料的投放 40
2.4.2随机骨料有限元网格坐标的生成 43
2.5基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法 48
2.5.1背景网格的生成 49
2.5.2基于背景网格的骨料侵入的判定方法 49
2.5.3分级配投放 50
2.5.4混凝土细观三相介质识别 53
2.6两种预处理方法对比 55
本章参考文献 56
第3章 混凝土多相细观力学有限元模型 58
3.1混凝土多相细观力学损伤断裂模型 58
3.1.1数值模型的基本思路 58
3.1.2细观单元的损伤本构关系 58
3.2非线性损伤断裂分析的有限元法 60
3.2.1有限元隐式解法 60
3.2.2有限元显式解法 61
3.2.3算法对比分析 62
3.3算例分析 64
3.3.1 Petersson三点弯曲切口梁试验 64
3.3.2拉剪混合破坏切口梁试验 66
本章参考文献 68
第4章 细观力学参数非均质随机分布（Weibull分布）模型的改进 70
4.1概述 70
4.2 Weibull统计分布的基本理论 70
4.3 Weibull统计分布的数值实现 71
4.4不同均质度对混凝土性能的影响 73
4.4.1随机样本的有限元模型 73
4.4.2计算结果分析 74
4.5随机场相关因子对材料性能的影响——Weibull分布模型的改进 77
4.5.1随机场相关尺度的引入 77
4.5.2相关尺度的数值实现 78
4.5.3算例分析 79
本章参考文献 83
第5章 混凝土多相细观力学性能试验研究与数值仿真 85
5.1概述 85
5.2堆石混凝土材料的研究现状 85
5.3三相介质力学性能的试验研究 86
5.3.1试件的制备 86
5.3.2试验装置与试验步骤 87
5.3.3试验结果 88
5.4用多相细观力学模型研究堆石混凝土性能 90
5.4.1基本条件 90
5.4.2多相材料的离散 90
5.5堆石混凝土四点弯梁试验与数值验证 90
5.5.1四点弯梁试件的制备及试验方法 91
5.5.2试验结果与数值仿真的比较 92
5.6本章小结 93
本章参考文献 94
第6章 基于多尺度均匀化理论建立混凝土多相细观-宏观力学特性的桥梁 95
6.1概述 95
6.2均匀化理论的周期性及其渐近展开 96
6.3弹性问题的均匀化理论 97
6.4均匀化方程的理论解 101
6.5均匀化理论的数值解 102
6.5.1有限元的基本方程 102
6.5.2周期性边界条件的分解 105
6.6算例分析 108
6.6.1单胞尺寸对混凝土性能的影响 108
6.6.2宏细观结果比较 111
本章参考文献 112
第7章 用混凝土等效概率模型研究强度尺寸效应——试验与数值仿真 115
7.1概述 115
7.2用Weibull概率统计理论研究混凝土尺寸效应 116
7.3用有限元等效模型研究混凝土尺寸效应 118
7.3.1混凝土等效概率模型 118
7.3.2材料本构关系 118
7.4研究尺寸效应的单轴抗压试验 119
7.4.1试件的制备 119
7.4.2试验方法 120
7.5试验结果与理论模型的比较 121
7.5.1立方体小试件不同边界条件结果对比 121
7.5.2尺寸效应结果对比 123
本章参考文献 128
第8章 混凝土等效概率模型在混凝土重力坝抗震分析中的应用 129
8.1概述 129
8.2工程概况和开裂行为 129
8.3已有的相关研究及评论 130
8.4 Koyna坝动力破损过程分析 131
8.4.1计算模型及方法 131
8.4.2计算模型参数 131
8.4.3计算结果分析 132
本章参考文献 136
第9章 颗粒离散元数值模型与混凝土细观力学参数反演 138
9.1概述 138
9.2基本计算原理 138
9.2.1力-位移定律 139
9.2.2运动定律 140
9.2.3时步的确定 141
9.3接触本构模型 142
9.3.1接触刚度模型 142
9.3.2接触粘结模型与滑移摩擦模型 143
9.3.3平行粘结模型 143
9.4颗粒离散元应力应变分析 144
9.4.1应力分析 144
9.4.2应变率分析 146
9.5颗粒离散元能量分析 148
9.6混凝土颗粒离散元模型的细观力学参数的反演 149
本章参考文献 151
第10章 混凝土动态力学特性的细观离散元数值模拟 152
10.1概述 152
10.2混凝土颗粒离散元细观力学模型的建立 152
10.3动力劈拉试验数值模拟 153
10.3.1动力增强系数DIF 154
10.3.2破坏模式 157
10.3.3能量消耗 158
10.3.4力链分布 160
10.4动力单轴压缩试验数值模拟 161
10.4.1动力增强系数DIF 162
10.4.2破坏模式 163
10.4.3能量消耗 164
10.4.4力链分布 164
本章参考文献 166
第11章 混凝土冲击劈拉试验与细观离散元数值仿真 172
11.1概述 172
11.2分离式霍普金森压杆试验基本原理 172
11.2.1冲击压缩试验 173
11.2.2冲击劈拉试验 174
11.3分离式霍普金森压杆冲击劈拉试验 175
11.3.1试验装置简介 175
11.3.2试件的制备 176
11.3.3试验过程与数据处理方法 177
11.3.4试验结果与分析 178
11.3.5冲击劈拉破坏形态 181
11.4混凝土冲击劈拉试验的细观数值仿真 181
11.4.1混凝土颗粒离散元细观力学模型的生成 182
11.4.2数值仿真加载方式 182
11.4.3细观力学参数的选择 183
11.4.4数值仿真结果与分析 184
本章参考文献 186
第12章 混凝土冲击压缩试验与细观离散元数值仿真 188
12.1概述 188
12.2分离式霍普金森压杆冲击压缩试验 188
12.2.1试验数据处理方法与误差分析 188
12.2.2试验结果与分析 192
12.2.3冲击压缩破坏形态 194
12.3混凝土冲击压缩试验的细观数值仿真 195
12.3.1三维混凝土颗粒离散元细观力学模型的生成 195
12.3.2数值仿真加载方式 196
12.3.3细观力学参数的选择 196
12.3.4数值仿真结果与分析 197
本章参考文献 200