[发明专利]一种基于APDL语言开发的混凝土细观模型分析方法

摘要

一种基于APDL语言开发的混凝土细观模型分析方法，属于混凝土力学分析领域，具体涉及一种混凝土细观模型分析方法。本发明以APDL参数化设计语言为平台，通过输入混凝土各组分的材料属性和试件的加载方式，进行建模及智能网格划分，然后求解模型，判断加载后读取的单元信息，如果满足单元破坏的条件，则杀死该单元，最后得到输出结果，包括混凝土宏观指标的数据以及混凝土的力学行为和破坏过程。本发明解决了混凝土细观模型进行模拟分析时运算成功率低、运算时间较长或是使用者操作不便的问题。本发明可运用于混凝土力学分析。

主权项

1.一种基于APDL语言开发的混凝土细观模型分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、参数输入：需要输入的参数包括混凝土各组分的材料属性和试件的加载方式；各组分的材料包括：骨料、水泥砂浆以及骨料与水泥砂浆之间界面；各组分的材料属性包括：骨料的弹性模量，水泥砂浆的弹性模量，水泥砂浆的抗拉强度，水泥砂浆的抗压强度，骨料与水泥砂浆之间界面的弹性模量、粘结力、摩擦角、抗拉强度以及抗剪强度；步骤二、建模及网格划分：网格划分使用APDL系统框架内的智能网格划分，由智能网格划分操作，得到处理对象的有限元模型，即将模型划分为有限个通过节点相连且被赋予了不同材料属性的单元所组成的模型，划分之后的单元均为线弹性单元且均具有单元生死的功能；步骤三、求解模型：先根据步骤一中输入的加载方式，将荷载分为若干荷载步，再按序加载；每次加载完成后均读取单元的信息，所述单元的信息包括各个单元内部各向切应力、第一主应力和第三主应力，然后根据获取的信息对单元进行分析判断，如果单元满足破坏的条件，则杀死该单元，再进入下一荷载步进行后续求解，直至加载完成；步骤四、结果输出：使用者可在APDL框架内根据需求自行选择输出结果的方式，获取结果包括两类：一类是混凝土宏观指标的数据结果，包括混凝土的强度、弹性模量、荷载位移曲线；另一类是混凝土的力学行为和破坏过程；步骤三中所述单元满足破坏的条件具体为：分别对混凝土的各组分的材料进行判断；(1)对骨料单元进行判断：骨料单元在分析过程中始终保持弹性状态，骨料单元不满足破坏的条件；(2)对水泥砂浆单元进行判断：当水泥砂浆单元内部的主拉应力超过输入的水泥砂浆的抗拉强度或水泥砂浆单元内部的主压应力超过输入的水泥砂浆的抗压强度时，满足破坏的条件，则杀死该单元；其中，主拉应力为第一主应力和第三主应力中数值较大的一个，若第一主应力和第三主应力符号均为负，则主拉应力取值为0；主压应力为第一主应力和第三主应力中数值较小的一个，若第一主应力和第三主应力符号均为正，则主压应力值取为0；(3)对骨料与水泥砂浆之间界面单元进行判断：当骨料与水泥砂浆之间界面单元内的主拉应力、任一方向的切应力满足下列不等式组中的任意一项，则满足破坏的条件，并杀死该单元：其中，τ为切应力；σ为单元内主应力，σ等于第一主应力和第三主应力中绝对值较大的一个；c为骨料与水泥砂浆之间界面的粘结力；φ为骨料与水泥砂浆之间界面的摩擦角；χ为骨料与水泥砂浆之间界面的抗拉强度；σ_tensile为主拉应力；f为骨料与水泥砂浆之间界面的抗剪强度。