再生混凝土材料的细观结构与宏观力学性能关系问题是一项重要的工程与科学问题及学科前沿研究课题。本书内容围绕静、动态损伤问题的新型有限元法——基面力元法及再生混凝土材料细观损伤仿真模拟分析方法探索方面展开。
全书分三部分。第一部分包括第2章~第5章，介绍基于势能原理的基面力元法。第二部分包括第6章~第11章，研究再生混凝土细观损伤分析模型及模拟方法。第三部分包括第12章~第19章，数值仿真模拟再生混凝土材料细观结构与破坏机理。
样章试读
目录
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前言
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第1章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 混凝土细观力学分析方法简介 2
1.2.1 混凝土细观力学研究方法 3
1.2.2 再生混凝土细观力学试验研究简介 3
1.2.3 混凝土细观结构数值模拟研究简介 4
1.3 再生混凝土材料力学性能的动态效应简介 7
1.4 基面力元法研究现状 9
1.5 本书的主要内容 9
第一部分 基于势能原理的基面力元法
第2章 基面力基本理论简介 13
2.1 基面力 13
2.2 基面力与应力张量关系表达式 15
2.3 基面力对偶量 15
2.4 基面力理论基本方程 16
2.4.1 基面力表示的平衡方程 16
2.4.2 位移梯度表示的几何方程 16
2.4.3 基面力表示的物理方程 16
2.4.4 基面力表示的边界条件 17
2.5 本章小结 17
第3章 基于势能原理的二维基面力元法 18
3.1 基面力元法的基本方程 18
3.2 三角形基面力元模型 19
3.3 势能原理基面力元法主程序流程图 24
3.4 势能原理基面力元模型的正确性验证 25
3.5 本章小结 30
第4章 基于势能原理的三维基面力元法 31
4.1 基面力表示空间问题的基本公式 31
4.2 空间四节点四面体基面力元模型 31
4.2.1 三维空间单元的应变 32
4.2.2 三维空间单元的刚度矩阵 34
4.3 空间问题主应力及计算公式 36
4.4 三维基面力元法主程序开发 37
4.4.1 三维基面力元法程序说明 37
4.4.2 三维基面力元法程序流程图 38
4.5 三维基面力元模型正确性验证 38
4.6 本章小结 41
第5章 动力问题的基面力元法 42
5.1 质量矩阵和阻尼矩阵 42
5.1.1 质量矩阵 42
5.1.2 阻尼矩阵 43
5.2 动力方程的求解 43
5.3 本章小结 45
第二部分 再生混凝土细观损伤分析模型及模拟方法
第6章 再生混凝土二维随机骨料模型 49
6.1 再生混凝土二维随机圆骨料模型 49
6.1.1 再生骨料颗粒数与级配 49
6.1.2 再生骨料老砂浆层厚度 51
6.1.3 再生骨料的分布 51
6.2 再生混凝土二维随机凸多边形骨料模型 54
6.2.1 生成随机多边形基骨料的生成 55
6.2.2 随机多边形延展条件和方式 56
6.2.3 流程框图 58
6.3 有限元网格剖分及单元属性确定 60
6.3.1 网格自动剖分方法 60
6.3.2 单元属性的确定 61
6.4 本章小结 61
第7章 再生混凝土三维随机球骨料模型 63
7.1 再生混凝土三维随机骨料模型 63
7.1.1 蒙特卡罗随机方法 63
7.1.2 富勒颗粒级配理论 64
7.1.3 骨料颗粒数及混凝土级配 64
7.1.4 再生骨料老砂浆层厚度 65
7.1.5 骨料球心坐标的确定 66
7.1.6 骨料随机投放模型 67
7.2 空间有限元模型及单元属性判别 67
7.2.1 空间网格剖分方法 68
7.2.2 单元属性判别 68
7.3 再生混凝土模型生成流程图 70
7.4 本章小结 71
第8章 基于数字图像技术的再生混凝土细观模型 72
8.1 图像分段变换 72
8.2 滤波除噪 73
8.3 边界处理 74
8.4 本章小结 75
第9章 再生混凝土材料本构损伤模型 76
9.1 双折线损伤本构模型 76
9.2 多折线损伤本构模型 77
9.3 分段曲线损伤本构模型 78
9.4 多轴损伤本构关系 80
9.5 本章小结 81
第10章 再生混凝土的细观等效化模型 82
10.1 再生混凝土圆骨料复合球等效模型 82
10.1.1 泊松比的等效 82
10.1.2 弹性模量的等效 83
10.1.3 强度的等效 85
10.2 细观等效化模型 86
10.2.1 Voigt 并联弹模等效模型及 Reuss 串联弹模等效模型 86
10.2.2 基于 Voigt 并联和 Reuss 串联方法的细观等效损伤本构模型 89
10.2.3 细观等效化模型的网格划分 91
10.2.4 细观等效化模型计算程序流程图 91
10.3 本章小结 93
第11章 损伤问题非线性基面力元求解模型 94
11.1 直接迭代法 94
11.2 收敛准则 95
11.3 非线性基面力元法程序 96
11.4 非线性基面力元法程序验证 98
11.5 本章小结 99
第三部分 数值仿真模拟再生混凝土材料细观结构与破坏机理
第12章 二维随机圆骨料试件单轴拉压破坏机理静态模拟 103
12.1 再生混凝土随机圆骨料试件单轴压缩数值模拟 103
12.1.1 150mm×150mm×150mm 试件单轴压缩数值试验 104
12.1.2 其他试件单轴压缩数值试验 106
12.2 再生混凝土随机圆骨料单轴拉伸数值模拟 109
12.2.1 150mm×150mm×150mm 试件单轴拉伸数值试验 109
12.2.2 其他试件单轴拉伸数值试验 111
12.2.3 多轴损伤本构关系的探讨 113
12.3 本章小结 114
第13章 二维随机凸骨料试件破坏机理静态模拟 115
13.1 再生混凝土随机凸多边形骨料试件单轴压缩数值模拟 115
13.1.1 150mm×150mm×150mm 试件单轴压缩数值试验 115
13.1.2 其他试件单轴压缩数值试验 118
13.2 再生混凝土随机凸多边形骨料试件单轴拉伸数值模拟 120
13.2.1 150mm×150mm×150mm 试件单轴拉伸数值试验 121
13.2.2 其他试件单轴拉伸数值试验 122
13.3 再生混凝土棱柱体抗压试验数值模拟 124
13.4 再生混凝土梁抗弯试验数值模拟 126
13.5 本章小结 128
第14章 基于数字图像技术的再生混凝土破坏机理静态模拟 129
14.1 加载模型及参数的确定 129
14.2 真实细观模型力学分析 130
14.3 不同骨料形式的影响 133
14.4 本章小结 134
第15章 三维随机球骨料试件单轴拉压破坏机理静态模拟 135
15.1 三维试件单轴压缩数值模拟 135
15.1.1 100mm×100mm×100mm 立方体试件单轴压缩 135
15.1.2 150mm×150mm×150mm 立方体试件单轴压缩对比 139
15.1.3 立方体试件不同边界条件结果对比 141
15.2 三维试件单轴拉伸数值模拟 143
15.2.1 100mm×100mm×100mm 立方体试件单轴拉伸 143
15.2.2 150mm×150mm×150mm 立方体试件单轴拉伸对比 146
15.3 本章小结 147
第16章 基于细观等效模型的再生混凝土数值模拟 148
16.1 基于细观等效模型的再生混凝土试件单轴受力的数值模拟 148
16.2 再生混凝土拉剪混合破坏 L 型板试验数值模拟 154
16.3 本章小结 156
第17章 再生混凝土动态性能的细观损伤分析 157
17.1 单轴动态拉伸试验数值模拟 157
17.1.1 加载模型 157
17.1.2 动态拉伸应力-应变曲线 159
17.1.3 抗拉动力增强系数 DIF 160
17.1.4 动态拉伸破坏形态 161
17.1.5 破坏过程 162
17.2 单轴动态压缩试验数值模拟 163
17.2.1 加载模型 163
17.2.2 动态压缩应力-应变曲线 163
17.2.3 动力增强系数 DIF 165
17.2.4 破坏形态 166
17.2.5 破坏过程 167
17.3 拉剪混合破坏 L 型板动态破坏模式分析 168
17.3.1 计算模型的建立 168
17.3.2 数值结果及讨论 168
17.4 再生混凝土梁抗弯动态破坏模式分析 172
17.4.1 计算模型的建立 172
17.4.2 试件破坏过程 173
17.4.3 试件应力变化 175
17.5 本章小结 177
第18章 细观力学参数对数值模拟结果的影响 179
18.1 天然骨料的影响 179
18.1.1 弹性模量 179
18.1.2 强度 180
18.2 新砂浆的影响 182
18.2.1 弹性模量 182
18.2.2 强度 183
18.3 老砂浆的影响 185
18.3.1 弹性模量 185
18.3.2 强度 186
18.4 新粘结界面过渡区的影响 187
18.5 老粘结界面过渡区的影响 189
18.6 本章小结 190
第19章 细观力学参数非均质性的影响分析 191
19.1 Weibull 概率统计分布 191
19.2 单轴载荷作用下的立方体试件数值试验 194
19.3 三点弯曲切口梁试验 195
19.4 本章小结 199
前景展望 200
参考文献 201
彩图
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