对这些易损部位就需要考虑材料与结构在细观尺度下存在的细观缺陷及其非连续、非均匀特征进行损伤分析，在这些易损局部的复杂几何构造细节和在内部客观存在的细观缺陷，导致局部热点应力升高、触发损伤演化。分析其组成材料的性能、含量、界面、缺陷等，基于对这些细观构造与缺陷的细观分析结果来确定这些易损部位在宏观尺度下结构模型中的近似于均匀材料的等效性能。......
2025-09-30
结构损伤多尺度模拟与分析：三点弯曲梁6.2.1分析
【摘要】：图6.8给出了混凝土三点弯曲梁试样多尺度模型建立过程，其中的图6.8为物理模型，图6.8为由物理模型经过转换后的微裂纹模型，图6.8为多尺度有限元模型。由于微细观尺度模型中的网格过于密集，图6.8中梁的中部已难以看到有限元网格和节点，仅在局部放大图中可以看出裂纹尖端的网格形态。
选择Bazant和Pfeiffier在研究混凝土断裂尺寸效应时采用的混凝土三点弯曲梁试样，简化成平面应力问题进行研究。混凝土梁试样的尺寸为L×H，其中试样的高H（结构的特征尺寸）与长L满足L＝4 H的关系。在梁上部的跨度中间施加集中荷载F，试样的几何尺寸与约束和加载方式如图6.7所示。这里的模拟策略与6.1.1节基本一致，由于这里是三点弯曲梁，最大弯矩发生在梁的跨中，梁的损伤演化与破坏必然发生在该区域。为此在跨中向两侧各划定一定长度的区域作为高应力区进行微细观尺度下建模。图6.8给出了混凝土三点弯曲梁试样多尺度模型建立过程，其中的图6.8（a）为物理模型，图6.8（b）为由物理模型经过转换后的微裂纹模型，图6.8（c）为多尺度有限元模型。由于微细观尺度模型中的网格过于密集，图6.8（c）中梁的中部已难以看到有限元网格和节点，仅在局部放大图中可以看出裂纹尖端的网格形态。
图6.7 混凝土三点弯曲梁试样示意图
图6.8 混凝土三点弯曲梁试样多尺度模型的建立(https://www.chuimin.cn)
为研究尺寸效应，选取梁高H分别为50mm、70mm、100mm、140mm、200mm的5种尺寸，每种尺寸的混凝土试样物理模型都通过骨料随机投放，各自生成同样尺寸的7个样本模型。图6.9给出了不同尺寸的混凝土梁试样示意图，其中图6.9（a）中的H50代表高度H＝50mm的试样的一个样本，其余的依此类推。采用与6.1节相同的骨料级配，骨料体积比为45%，砂浆断裂能为Gmotar＝40J／m2。
图6.9 不同尺寸的混凝土梁试样
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2025-09-30
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