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第1章 绪论1

1.1 混凝土宏观静态力学性能研究2

1.1.1 基于断裂力学的混凝土宏观模型2

1.1.2 基于损伤力学的混凝土破坏研究4

1.2 混凝土宏观动态力学性能研究6

1.2.1 混凝土动态力学特性宏观试验的研究现状6

1.2.2 混凝土动态强度本构模型的研究现状8

1.2.3 混凝土动态强度机制的研究途径8

1.2.4 混凝土动态强度变化细观机制的理论研究9

1.3 混凝土细观力学的研究9

1.3.1 层次研究方法10

1.3.2 混凝土的细观组成11

1.3.3 混凝土细观力学的研究方法13

1.3.4 细观力学数值模拟研究方法13

1.4 混凝土材料细观损伤破裂机理18

1.4.1 混凝土材料细观损伤破裂特点18

1.4.2 混凝土细观损伤破坏过程机理分析20

1.5 本书的内容简介20

参考文献22

第2章 CT扫描技术及适于CT试验的动态加载设备的研制29

2.1 CT扫描原理与方法29

2.2 CT机构成30

2.2.1 医用CT （MCT）31

2.2.2 工业CT （ICT）33

2.2.3 工业CT （ICT）与医用CT （MCT）的差别34

2.2.4 混凝土试件工业CT扫描试验研究35

2.3 适用于CT扫描的动力加载试验设备的研制35

2.3.1 设计思路与技术难点36

2.3.2 关键技术与仪器性能37

2.4 混凝土CT试验调试系统过程39

2.4.1 试样制备过程39

2.4.2 试样的粘结39

2.4.3 装样40

2.4.4 加载与扫描过程41

2.5 混凝土CT试验调试系统结果42

2.6 本章小结44

参考文献44

第3章 基于CT技术的混凝土裂纹扩展的细观力学特性45

3.1 混凝土静态力学实时CT试验45

3.1.1 一级配混凝土静力压缩实时CT试验45

3.1.2 混凝土静态力学拉伸实时CT试验（CONC-004）52

3.2 混凝土动态力学实时CT试验57

3.2.1 混凝土动力压缩的实时CT试验57

3.2.2 一级配混凝土动力拉伸实时CT试验（CONC-15）61

3.3 本章小结65

第4章 基于CT技术的混凝土细观破裂过程的CT图像分析66

4.1 混凝土CT图像分析方法66

4.2 基于不同图像处理技术的混凝土CT图像分析66

4.2.1 基于CT数直方图技术的混凝土损伤演化过程分析66

4.2.2 基于最大方差理论的大津法裂纹提取方法70

4.2.3 基于像素点的CT数变化量的裂纹提取方法71

4.2.4 混凝土CT等密度分割图像分析方法73

4.2.5 基于支持向量机理论的混凝土CT图像分析方法75

4.3 CT数分析80

4.3.1 静力压缩试验CT数分析80

4.3.2 动力压缩试验CT数分析82

4.3.3 静力拉伸试验CT数分析83

4.3.4 动力拉伸试验CT数分析84

4.4 本章小结84

参考文献85

第5章 基于CT裂纹演化规律的混凝土破坏研究87

5.1 基于CT裂纹演化规律的混凝土破坏阶段分析87

5.2 混凝土CT图像中裂纹区域的分析87

5.3 根据差值CT图像判断裂纹是否开裂88

5.4 混凝土分区描述理论及其应用90

5.4.1 分区描述理论的依据90

5.4.2 分区阈值的确定91

5.4.3 分区结果描述93

5.4.4 各区的定量化描述98

5.5 基于CT图像的混凝土损伤演化的分形研究100

5.5.1 分形理论101

5.5.2 混凝土材料分形特征研究的概况102

5.5.3 基于CT图像的混凝土损伤演化的分形计算103

5.5.4 混凝土单轴压缩CT图像的分维数计算和分析105

5.5.5 动力作用下混凝土分形特征108

5.6 静、动力作用下混凝土分形特征比较111

5.7 本章小结112

参考文献113

第6章 混凝土细观力学有限元模型的建立115

6.1 随机变量产生方法115

6.1.1 蒙特卡罗法简介115

6.1.2 随机数及其产生116

6.2 混凝土骨料三维随机分布模型117

6.2.1 混凝土骨料三维随机分布模型117

6.2.2 随机骨料模型细观有限元剖分119

6.2.3 改进后混凝土骨料三维随机分布模型119

6.3 本章小结123

参考文献123

第7章 基于CT图像的混凝土损伤演化方程及其本构关系124

7.1 基于CT试验的混凝土损伤演化方程及本构模型124

7.2 基于CT试验的混凝土统计损伤演化方程127

7.3 基于CT试验混凝土平均CT数损伤演化方程研究128

7.3.1 损伤变量的建立130

7.3.2 损伤演化方程的建立131

7.3.3 损伤本构关系的建立132

7.4 基于CT试验的混凝土分形维数损伤演化方程133

7.4.1 细观统计损伤模型的建立133

7.4.2 细观统计损伤模型中参数a的确定134

7.4.3 损伤变量的建立134

7.4.4 损伤演化方程的建立136

7.5 本章小结136

参考文献137

第8章 基于细观力学的混凝土单轴压缩破坏数值模拟研究139

8.1 基于CT试验所建立的损伤演化方程的混凝土圆柱体试件破裂过程的数值模拟139

8.1.1 数值模拟的材料参数与计算条件139

8.1.2 计算过程141

8.1.3 数值模拟过程141

8.1.4 混凝土圆柱体试件细观模型数值模拟结果141

8.2 计算结果分析151

8.3 数值模拟计算结果与CT试验结果对比分析151

8.3.1 数值模拟图与CT试验图像比较151

8.3.2 数值计算与CT试验荷载—位移曲线比较154

8.4 本章小结154

第9章 混凝土CT图像的三维重建技术研究156

9.1 已经进行的CT切片图像的三维重建156

9.2 基于MATLAB环境下CT切片图像的三维重建157

9.2.1 三维重建的方法157

9.2.2 三维重建的步骤158

9.2.3 混凝土CT图像三维体重建159

9.3 基于MIMICS环境下CT切片图像的三维重建160

9.3.1 原始图像数据获得161

9.3.2 CT图像的处理和几何模型的建立161

9.3.3 压三维重建图像161

9.3.4 拉三维重建图像163

9.3.5 有限元模型的建立164

9.4 有限元模型的数值计算164

9.5 本章小结165

参考文献166