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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DIF154

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DIF162

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