混凝土冻融破坏的数值模拟研究

发布时间：2023-05-26 19:27

　　对混凝土冻融破坏的研究,以往的数值模拟方法总是停留于宏观层次,认为混凝土是均质连续材料,造成模拟结果的较大误差。近些年来国内外的学者们开始通过基于随机数学和统计学原理来建立混凝土细观模型,但其仍与实际混凝土结构有较大差别。因此,建立混凝土三维细观真实模型,在混凝土冻融破坏数值模拟研究方面具有一定的意义。针对这一现状,本文采用微焦点工业CT成像技术,对混凝土结构进行扫描生成二维断层图像,通过一系列图像预处理步骤后利用局部阈值分割法分割图像,从而分离识别出混凝土中的集料、砂浆、界面过渡区和孔隙。在医学影像处理软件Materialise Mimics中重构得到混凝土三维细观几何模型。通过试验方法确定模型中各组成部分的材料参数。对不同水灰比和含气量下混凝土试件进行快速冻融试验,测其质量损失、相对动弹模量和抗压强度的变化情况。将混凝土三维细观几何模型导入有限元软件COMSOL Multiphysics中,对冻融破坏的达西渗流、热传导和力学三个控制微分方程进行求解,赋予其各属性参数,进行网格划分,设定冻融循环模拟温度,模拟混凝土冻融破坏过程。对不同水灰比和含气量下混凝土模型在冻融循环作用下的应力应...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冻融循环作用下混凝土的破坏机理研究
        1.2.2 混凝土冻融破坏数值模拟的研究现状
    1.3 主要研究内容及方案
第2章 试验原材料及试验方法
    2.1 试验原材料
    2.2 试验配合比设计
    2.3 试验方法
        2.3.1 混凝土试件成型及养护
        2.3.2 导热系数测定试验
        2.3.3 快速冻融试验
第3章 混凝土三维数值模型建立
    3.1 混凝土CT数字图像获取
    3.2 混凝土CT数字图像预处理
        3.2.1 CT数字图像增强
        3.2.2 CT数字图像腐蚀膨胀
        3.2.3 CT数字图像降噪滤波
    3.3 混凝土CT数字图像分割
    3.4 混凝土三维结构重构
    3.5 材料属性确定
    3.6 模型建立和网格划分
    3.7 本章小结
第4章 混凝土快速冻融试验
    4.1 水灰比对混凝土抗冻性的影响
        4.1.1 质量变化
        4.1.2 相对动弹模量变化
        4.1.3 抗压强度变化
    4.2 含气量对混凝土抗冻性的影响
        4.2.1 质量变化
        4.2.2 相对动弹模量变化
        4.2.3 抗压强度变化
    4.3 本章小结
第5章 混凝土冻融破坏数值模拟研究
    5.1 混凝土冻融破坏过程数值模拟
        5.1.1 控制微分方程
        5.1.2 混凝土冻融破坏过程数值模拟
    5.2 水灰比对混凝土抗冻性的影响
        5.2.1 应力应变分布
        5.2.2 抗压强度变化
        5.2.3 动弹模量变化
    5.3 含气量对混凝土抗冻性的影响
        5.3.1 应力应变分布
        5.3.2 抗压强度变化
        5.3.3 动弹模量变化
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3823145