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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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基于CT图像的混凝土细观损伤数值模拟研究
Numerical Simulation Study of Concrete Microscopic Damage Based on CT Image
2022年第4期
混凝土;CT图像;MIMICS建模;细观结构;数值模拟
Concrete; CT image; MIMICS modelling; Mesoscopic structure; Numerical simulation
2022年第4期
10.19761/j.1000-4637.2022.04.029.04
河北省教育厅重点项目(ZD2019117);河北农业大学理工基金项目(LG201803)。
周双双1,刘京红1,2,李兵兵3,张仕桦4,刘 婷5
1.河北农业大学 城乡建设学院,河北 保定 071001;2.天津城建大学 土木工程学院,天津 300384; 3.中铁建设集团有限公司,北京 100040;4.中国建筑科学研究院,北京100013;5.农业农村部规划设计研究院,北京100125

周双双1,刘京红1,2,李兵兵3,张仕桦4,刘 婷5

周双双,刘京红,李兵兵,等.基于CT图像的混凝土细观损伤数值模拟研究[J].混凝土与水泥制品,2022(4):29-32.

ZHOU S S,LIU J H,LI B B,et al.Numerical Simulation Study of Concrete Microscopic Damage Based on CT Image[J].China Concrete and Cement Products,2022(4):29-32.

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摘   要:针对混凝土细观损伤机理进行了研究,将混凝土看作由骨料、砂浆和孔隙组成的细观多相复合材料,通过CT技术对其单轴压缩损伤机制进行了分析,并对所得结果处理后通过MIMICS软件建立了相应三维细观模型,结合ABAQUS工具进行了数值模拟研究。结果表明:数值模拟得到的混凝土损伤图可以较好地反映混凝土试件单轴受压的整个损伤过程;混凝土试件在单轴压缩试验中发生的是张拉-剪切复合破坏,数值模拟得到的应力、应变云图与试验结果相符。 Abstract: The mesoscopic damage mechanism of concrete was studied, and concrete was regarded as a meso multiphase composite material composed of aggregate, mortar and pore. The uniaxial compression damage mechanism was analyzed by CT technology. Based on the results, the corresponding 3D mesoscopic model was established by MIMICS software, and then numerical simulation was carried out using ABAQUS software. The results show that the whole damage process of concrete under uniaxial compression can be well reflected by numerical simulation, and the tensile-shear composite failure occurs in the uniaxial compression test. The stress-strain cloud diagram obtained by numerical simulation is consistent with the test results.
英文名 : Numerical Simulation Study of Concrete Microscopic Damage Based on CT Image
刊期 : 2022年第4期
关键词 : 混凝土;CT图像;MIMICS建模;细观结构;数值模拟
Key words : Concrete; CT image; MIMICS modelling; Mesoscopic structure; Numerical simulation
刊期 : 2022年第4期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2022.04.029.04
文章编号 :
基金项目 : 河北省教育厅重点项目(ZD2019117);河北农业大学理工基金项目(LG201803)。
作者 : 周双双1,刘京红1,2,李兵兵3,张仕桦4,刘 婷5
单位 : 1.河北农业大学 城乡建设学院,河北 保定 071001;2.天津城建大学 土木工程学院,天津 300384; 3.中铁建设集团有限公司,北京 100040;4.中国建筑科学研究院,北京100013;5.农业农村部规划设计研究院,北京100125

周双双1,刘京红1,2,李兵兵3,张仕桦4,刘 婷5

周双双,刘京红,李兵兵,等.基于CT图像的混凝土细观损伤数值模拟研究[J].混凝土与水泥制品,2022(4):29-32.

ZHOU S S,LIU J H,LI B B,et al.Numerical Simulation Study of Concrete Microscopic Damage Based on CT Image[J].China Concrete and Cement Products,2022(4):29-32.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:针对混凝土细观损伤机理进行了研究,将混凝土看作由骨料、砂浆和孔隙组成的细观多相复合材料,通过CT技术对其单轴压缩损伤机制进行了分析,并对所得结果处理后通过MIMICS软件建立了相应三维细观模型,结合ABAQUS工具进行了数值模拟研究。结果表明:数值模拟得到的混凝土损伤图可以较好地反映混凝土试件单轴受压的整个损伤过程;混凝土试件在单轴压缩试验中发生的是张拉-剪切复合破坏,数值模拟得到的应力、应变云图与试验结果相符。

Abstract: The mesoscopic damage mechanism of concrete was studied, and concrete was regarded as a meso multiphase composite material composed of aggregate, mortar and pore. The uniaxial compression damage mechanism was analyzed by CT technology. Based on the results, the corresponding 3D mesoscopic model was established by MIMICS software, and then numerical simulation was carried out using ABAQUS software. The results show that the whole damage process of concrete under uniaxial compression can be well reflected by numerical simulation, and the tensile-shear composite failure occurs in the uniaxial compression test. The stress-strain cloud diagram obtained by numerical simulation is consistent with the test results.

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(1)通过对原CT扫描图像进行增强及二值化等处理,根据阈值范围可以将骨料、砂浆和孔隙缺陷分割开来,然后基于MIMICS软件建立接近真实结构的混凝土试件细观三维模型。
(2)进行数值模拟得到不同加载条件下混凝土细观损伤图,并和断层扫描结果进行了对比。发现,单轴受压条件下,混凝土的损伤过程可通过所得的损伤图进行反映。在加载过程初期,损伤出现在界面处,由此可判断此部位相对薄弱,骨料对于微裂纹的延伸、扩展有一定的阻挡作用。
(3)在单轴受压加载条件下,混凝土的细观破坏模拟结果和扫描测试结果一致,所建模型可展示混凝土试件内部的细观损伤特征,证明了该建模方法具有可行性,为数值模拟研究混凝土的细观破坏形式与机理提供了不同的建模手段。

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