全级配大坝混凝土动态损伤破坏机理研究及其细观力学分析方法2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

全级配大坝混凝土动态损伤破坏机理研究及其细观力学分析方法PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

前言1

第1章 绪论1

1.1 大坝抗震安全评价的研究意义1

1.2 高拱坝地震动输入的发展概况3

1.2.1 设计峰值加速度和反应谱3

1.2.2 输入地震加速度时程4

1.2.3 高拱坝的抗震功能设计4

1.3 高拱坝抗震设计的进展6

1.4 全级配大坝混凝土动态性能研究动态7

1.5 小结10

第2章 大坝混凝土动态性能试验分析11

2.1 混凝土的动态性能11

2.1.1 混凝土动强度试验分析12

2.1.2 应变率对混凝土变形特性的影响16

2.1.3 预静载对混凝土动态强度的影响18

2.2 大坝混凝土动态特性试验研究现状及分析21

2.2.1 全级配混凝土动态抗压特性试验分析23

2.2.1.1 全级配混凝土动态抗压强度23

2.2.1.2 全级配混凝土动态抗压弹性模量和泊松比24

2.2.2 全级配混凝土动态弯拉特性试验分析25

2.2.2.1 全级配混凝土动态弯拉强度25

2.2.2.2 全级配混凝土动态弯拉弹性模量和泊松比26

2.3 预静载对混凝土弯拉强度强化规律的试验印证26

2.4 小结29

第3章 混凝土率效应机理研究30

3.1 混凝土材料微观结构及率效应基本规律30

3.1.1 混凝土材料微观结构30

3.1.2 混凝土率效应基本规律30

3.2 不同应变率下混凝土微裂缝扩展形态31

3.3 自由水对率效应的影响33

3.4 蠕变效应37

3.5 Stefan效应38

3.6 惯性效应39

3.6.1 率效应过渡区39

3.6.2 损伤滞后效应40

3.7 损伤滞后效应的AE试验观测分析45

3.8 热活化及声子阻尼机制47

3.9 小结49

第4章 混凝土损伤力学理论50

4.1 混凝土材料变形特征及破坏性状50

4.2 混凝土损伤力学的发展51

4.3 混凝土损伤力学基本概念52

4.3.1 损伤及损伤变量53

4.3.1.1 标量损伤变量53

4.3.1.2 矢量损伤变量54

4.3.1.3 张量损伤变量54

4.3.2 有效应力55

4.3.3 热力学基本公式56

4.3.4 损伤演化方程57

4.3.5 等效假定58

4.3.5.1 应力等效假定58

4.3.5.2 应变等效假定58

4.3.5.3 能量等效假定59

4.4 混凝土损伤模型60

4.4.1 混凝土物理损伤机理60

4.4.2 应力张量及自由能势分解61

4.4.3 弹塑性损伤模型62

4.4.3.1 混凝土的损伤准则63

4.4.3.2 混凝土的损伤演化法则63

4.4.3.3 塑性变形64

4.4.4 Mazars弹性损伤模型64

4.4.4.1 标量损伤模型64

4.4.4.2 单向损伤模型65

4.4.5 率相关损伤模型66

4.5 小结68

第5章 大坝混凝土细观力学方法69

5.1 混凝土材料的细观尺度69

5.2 细观力学方法及任务70

5.3 细观力学数值方法71

5.3.1 混凝土细观损伤力学数值方法71

5.3.2 格构模型72

5.3.3 随机力学特性模型（RPM）73

5.3.4 随机骨料模型（RAM）74

5.3.5 随机骨料随机参数模型（RARPM）75

5.4 细观力学试验方法76

5.4.1 声发射试验方法77

5.4.1.1 声发射工作原理77

5.4.1.2 声发射试验的优点78

5.4.2 CT图像扫描技术79

5.4.2.1 X射线岩石CT和方法79

5.4.2.2 X射线混凝土CT研究现状79

5.5 小结80

第6章 混凝土细观随机骨料模型生成方法81

6.1 混凝土粗骨料的颗粒级配81

6.2 蒙特卡罗方法与随机数82

6.2.1 蒙特卡罗方法82

6.2.2 随机数的产生82

6.2.3 给定分布下变量随机数的生成83

6.2.3.1 正态分布83

6.2.3.2 对数正态分布84

6.2.3.3 Weibull分布84

6.3 二维随机骨料模型85

6.3.1 瓦拉文公式85

6.3.2 确定骨料颗粒数86

6.3.3 富勒曲线与常用级配87

6.3.4 随机骨料分布88

6.3.5 圆形骨料模型生成程序89

6.3.6 凸多边形随机骨料模型89

6.3.6.1 基本算法90

6.3.6.2 凸多边形骨料的生成91

6.4 三维随机骨料模型92

6.4.1 “被占区域剔除”法93

6.4.2 球形随机骨料模型生成程序94

6.4.3 随机凸多面体骨料模型94

6.4.3.1 点侵入凸体空间的判别准则94

6.4.3.2 三维空间两个三角形的相交检测95

6.4.3.3 多面体随机骨料的生成96

6.4.4 粒径连续分布的随机骨料模型98

6.5 随机骨料模型的可视化方法99

6.5.1 调用并控制Matlab100

6.5.2 调用FORTRAN101

6.6 小结103

第7章 混凝土细观有限元网格剖分104

7.1 有限元网格剖分方法概述104

7.2 基于边界拟合坐标变换的有限元网格剖分方法105

7.2.1 边界拟合坐标变换理论105

7.2.2 差分点编码向有限元编码的转换107

7.2.2.1 网格点类型定义107

7.2.2.2 边界拟合坐标向结点码和单元码的转换技巧107

7.2.3 单元剖分实例和剖分程序特点108

7.3 圆形随机骨料模型网格自动剖分109

7.3.1 圆形骨料模型细观网格剖分程序109

7.3.2 网格视图程序110

7.3.3 损伤单元视图程序110

7.4 凸多边形骨料网格剖分111

7.5 球形骨料模型有限元网格剖分程序112

7.6 凸多面体骨料模型细观有限元剖分113

7.7 利用GID显示单元视图116

7.8 随机骨料模型的Delaunay三角剖分法117

7.8.1 Delaunay三角剖分法（DTM）117

7.8.2 随机骨料模型的网格剖分及网格优化119

7.9 小结120

第8章 混凝土试件损伤破坏数值模拟有限元方程122

8.1 数值模拟研究的意义和主要内容122

8.2 混凝土材料率效应强化关系122

8.3 混凝土本构关系及损伤演化模型124

8.3.1 混凝土的细观损伤机理124

8.3.2 混凝土的细观损伤演化模型124

8.4 混凝土损伤破坏数值模拟的基本方程126

8.4.1 静力学方程126

8.4.2 动力学方程127

8.4.3 阻尼的计算128

8.4.4 数值求解过程128

8.4.4.1 静力方程求解步骤128

8.4.4.2 有预静载的动力方程求解步骤129

8.5 数值方法程序设计130

8.6 静动力系统方程的弱解张量形式132

8.6.1 静力平衡方程132

8.6.1.1 方程的增量形式132

8.6.1.2 方程的弱解形式133

8.6.2 有预静载的动力方程134

8.6.2.1 有预静载的动力学增量方程134

8.6.2.2 有限元增量方程弱解形式135

8.7 混凝土材料强化参数的物理意义136

8.8 小结139

第9章 混凝土试件细观结构的数值模拟141

9.1 模型及其参数的选取141

9.2 立方体试件受压数值试验142

9.2.1 随机骨料分布的影响142

9.2.2 有限元单元尺寸的影响143

9.2.3 试件尺寸的影响143

9.2.4 裂缝扩展分析144

9.3 全级配混凝土弯折数值试验144

9.3.1 界面强度的影响145

9.3.2 固化水泥砂浆强度的影响145

9.3.3 损伤演化方程参数的影响146

9.3.4 试件裂缝扩展分析146

9.4 小结147

第10章 应变率效应对混凝土动弯强度的影响148

10.1 混凝土率效应的成因148

10.2 数值计算模型148

10.2.1 参数取值149

10.2.2 计算模型149

10.3 数值计算结果分析150

10.3.1 加载速率对动弯强度的影响150

10.3.2 初始预静载对动弯拉强度的影响151

10.3.3 混凝土应变率敏感性对动弯拉强度的影响152

10.3.3.1 H1和HE对动弯拉强度的影响152

10.3.3.2 HE取固定值时H1对动弯拉强度的影响153

10.3.3.3 H1取固定值时HE对动弯拉强度的影响154

10.4 小结154

第11章 混凝土材料不均匀性对其动弯强度的影响156

11.1 问题的提出及不均匀性描述156

11.1.1 问题的提出156

11.1.2 不均匀性描述156

11.1.3 随机骨料随机参数模型（RAPM）157

11.2 细观模型程序的验证158

11.3 力学参数离散性对动弯拉强度的影响159

11.3.1 数值模型159

11.3.2 湿筛混凝土试件的细观分析160

11.4 混凝土级配对动弯拉强度的影响161

11.5 细观剖分区域的选取对计算结果的影响162

11.6 混凝土试件静动综合弯拉细观破坏机理163

11.7 骨料形态对混凝土弯拉强度的影响166

11.7.1 模型参数取值166

11.7.2 不同混凝土细观模型数值试验对比166

11.7.2.1 全级配混凝土试件弯拉破坏计算分析166

11.7.2.2 湿筛混凝土试件弯拉破坏计算分析168

11.8 小结169

第12章 大坝混凝土三维细观力学数值模型研究171

12.1 引言171

12.2 三维细观力学数值分析程序的结构特点171

12.3 湿筛试件三维细观弯拉数值试验173

12.4 多尺度算法预测混凝土材料参数的方法177

12.4.1 多尺度算法基本理论177

12.4.2 基于双尺度方法的多尺度算法182

12.4.3 多尺度算法在全级配混凝土细观参数预测中的应用184

12.5 全级配混凝土试件细观弯拉数值模拟186

12.5.1 小骨料的“熔化”186

12.5.2 三级配混凝土试件细观弯拉数值试验187

12.6 小结188

第13章 三维细观数值模型并行计算研究189

13.1 引言189

13.2 并行计算的基本思想190

13.2.1 并行计算机190

13.2.2 有限元的并行计算方法190

13.3 算法改进与程序优化技术191

13.3.1 稀疏线性方程组的高效求解算法192

13.3.2 整体刚度矩阵的高效装配算法193

13.3.3 程序代码的优化194

13.3.4 程序代码优化后的数值模拟试验195

13.4 并行算法设计的整体方案197

13.5 核心问题的并行算法设计198

13.5.1 刚度矩阵装配的并行算法198

13.5.2 稀疏矩阵与向量相乘的并行算法200

13.5.3 双门槛不完全Cholesky分解的并行算法200

13.5.4 稀疏向量相加的并行算法201

13.6 混凝土试件细观弯拉并行数值模拟201

13.6.1 并行算法计算效率201

13.6.2 湿筛试件细观并行数值模拟202

13.7 小结202

第14章 基于PFEPG并行平台的并行计算研究204

14.1 FEPG有限元程序自动生成技术204

14.1.1 元件化思想204

14.1.2 有限元程序自动生成原理205

14.1.3 多场耦合问题205

14.1.4 应用FEPG进行有限元计算的一般过程206

14.2 并行程序的生成207

14.2.1 数据结构207

14.2.2 系统工作模式207

14.2.3 程序结构208

14.3 混凝土细观数值模拟的FEPG文件210

14.3.1 giO命令流文件210

14.3.2 gcn命令流文件210

14.3.3 nfe算法文件211

14.3.4 vde文件214

14.4 并行程序的生成和运行215

14.5 混凝土细观模型的并行计算216

14.5.1 细观模型选取及并行程序生成216

14.5.2 预静载作用下三维细观模型并行计算分析219

14.5.3 计算结果的后处理220

14.5.4 并行计算效率221

14.6 小结222

附录 应力、应变和基本方程的张量表示法223

参考文献229