第1章 绪论

1.1 混凝土类材料的破损过程

1.2 混凝土静态力学理论研究

1.2.1 断裂力学模型

1.2.2 损伤力学模型

1.2.3 细观损伤模型

1.3 混凝土动态力学性能研究

1.3.1 动态试验研究成果

1.3.2 理论研究成果

1.4 混凝土细观力学的研究

1.4.1 混凝土力学行为研究的层次方法

1.4.2 混凝土细观力学试验研究现状

1.4.3 细观力学数值仿真预处理研究

1.4.4 混凝土细观力学的数值仿真研究

1.5 本书的框架与内容简介

本章参考文献

第2章 混凝土细观力学预处理方法

2.1 概述

2.2 随机变量及其产生方法

2.2.1 蒙特卡罗方法简介

2.2.2 随机数及其产生

2.3 随机骨料的生长

2.3.1 二维骨料的生长

2.3.2 三维骨料的生长

2.4 基于分层摆放法的混凝土细观力学预处理方法

2.4.1 随机骨料的投放

2.4.2 随机骨料有限元网格坐标的生成

2.5 基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法

2.5.1 背景网格的生成

2.5.2 基于背景网格的骨料侵入的判定方法

2.5.3 分级配投放

2.5.4 混凝土细观三相介质识别

2.6 两种预处理方法对比

本章参考文献。

第3章 混凝土多相细观力学有限元模型

3.1 混凝土多相细观力学损伤断裂模型

3.1.1 数值模型的基本思路

3.1.2 细观单元的损伤本构关系

3.2 非线性损伤断裂分析的有限元法

3.2.1 有限元隐式解法

3.2.2 有限元显式解法

3.2.3 算法对比分析

3.3 算例分析

3.3.1 Petersson三点弯曲切口梁试验

3.3.2 拉剪混合破坏切口梁试验

本章参考文献

第4章 细观力学参数非均质随机分布（Weibull分布）模型的改进

4.1 概述

4.2 Weibull统计分布的基本理论

4.3 Weibull统计分布的数值实现

4.4 不同均质度对混凝土性能的影响

4.4.1 随机样本的有限元模型

4.4.2 计算结果分析

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

4.5.1 随机场相关尺度的引入

4.5.2 相关尺度的数值实现

4.5.3 算例分析

本章参考文献

第5章 混凝土多相细观力学性能试验研究与数值仿真

5.1 概述

5.2 堆石混凝土材料的研究现状

5.3 三相介质力学性能的试验研究

5.3.1 试件的制备

5.3.2 试验装置与试验步骤

5.3.3 试验结果

5.4 用多相细观力学模型研究堆石混凝士陛能

5.4.1 基本条件

……

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

第7章 用混凝土等效概率模型研究强度尺寸效应——实验与数值仿真

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

第9章 颗粒离散元数值模型与混凝土细观力学参数反演

第10章 混凝土动态力学特性的细观离散元数值模拟

第11章 混凝土冲击劈拉试验与细观离散元数值仿真

第12章 混凝土冲击压缩试验与细观离散元数值仿真 2100433B

《基于细观力学的混凝土类材料破损分析》介绍了当前国内外研究混凝土材料从细观到宏观层次力学行为的最新成就，总结了作者近些年来在岩石、混凝土类准脆性材料破损行为分析方面的研究成果，并以试验与数值仿真相结合，研究其在静态、动态荷载作用下变形、损伤和非线性断裂的宏观规律，为研究岩石、混凝土类非均质准脆性材料破裂机制奠定基础。主要内容包括：（1）混凝土细观力学模型，包括有限元法、离散元法等；（2）混凝土力学参数非均质随机分布模型；（3）混凝土细观力学性能试验研究与数值模拟，包括三相介质力学性能试验、四点弯梁静态试验、冲击劈拉试验、冲击压缩试验等；（4）多尺度均匀化理论；（5）混凝土等效概率模型。

本项研究基于混凝土细观颗粒元仿真模型，考虑骨料、砂浆、交界面三相的强度非均匀性，考察混凝土材料的动力损伤断裂破坏全过程，并分析应变能-动能-摩阻耗能的全程变化。基于细观颗粒元建立落锤-结构全系统仿真模型，对冲击试验进行全过程模拟，研究了系统能量的转化过程，并提出颗粒元能量模式与传统断裂能的转换关系。基于颗粒元-有限差耦合方法，建立无粘结预应力混凝土梁冲击试验仿真模型，其中混凝土颗粒单元和钢筋杆单元在锚固点交互作用，对混凝土损伤断裂和钢筋屈服的动力破坏过程进行模拟，并与试验结果进行了比较研究。细观数值仿真成果与混凝土动力试验进行全面对比，从而进一步解释率相关效应的机理，并验证与改进细观模型。 在试验验证方面，建立稳定可靠的混凝土落锤冲击试验测试系统，通过改变重锤质量、下落高度和锤头材料完成了不同加载速率的冲击试验，对试验中混凝土梁的承载力、动态位移、应变、断裂过程、动量-冲量平衡关系、惯性力和断裂能等动力特性进行了测量和分析。设计了无粘结预应力混凝土梁冲击试验，对钢筋屈服-混凝土断裂的非线性相互作用过程进行系统分析，证明预应力钢筋限制了混凝土的变形和裂纹扩展，钢筋的屈服程度决定了混凝土的裂纹扩展程度和多次冲击的剩余承载力。 2100433B

再生混凝土材料的细观结构与宏观力学性能关系问题是一项重要的工程与科学问题及学科前沿研究课题。本书内容围绕静、动态损伤问题的新型有限元法——基面力元法及再生混凝土材料细观损伤仿真模拟分析方法探索方面展开。

全书分三部分。第一部分包括第2章~第5章，介绍基于势能原理的基面力元法。第二部分包括第6章~第11章，研究再生混凝土细观损伤分析模型及模拟方法。第三部分包括第12章~第19章，数值仿真模拟再生混凝土材料细观结构与破坏机理。

混凝土在地震动与高速冲击荷载作用下其强度本构关系与破坏性能显示出明显的与加载速率密切相关的特征。随加载速率的提高，其强度表现出显著增长的率效应，这一现象对高坝等大型结构的动力安全稳定性评价具有重大影响。本项研究目标是探索混凝土动力率相关效应和不同荷载环境及初载历史的影响机理。 基于混凝土细观颗粒元仿真模型，考虑骨料、砂浆、交界面三相的强度非均匀性，考虑初始静力加载等初载条件，以不同加载速率施加荷载，考察混凝土材料的动力损伤断裂破坏全过程，并分析应变能-动能-摩阻耗能的全程变化，从而揭示混凝土动力率相关效应的内在机理。 在试验验证方面，在霍普金森杆冲击劈拉试验基础上，采用中-高速率的重力落锤试验装置，进行混凝土动力弯曲试验，研究其动力本构关系与应变率的关系，观察不同速率的损伤断裂过程与破坏形态。据此与细观数值仿真成果进行全面对比，从而进一步解释率相关效应的机理，并验证与改进细观模型。