ABAQUS卵石混凝土细观模型立方体试件单轴受压破坏模拟

基于ABAQUS建立含卵石骨料、界面过渡区ITZ和水泥砂浆三组分的混凝土细观有限元模型并赋予混凝土损伤塑性CDP本构可对150mm立方体试件进行单轴受压全过程模拟。该模型的意义在于突破了传统混凝土有限元模拟中的均质假定真实反映ITZ这一薄弱环节的损伤起始与演化直观揭示骨料—砂浆相互作用对宏观抗压强度、裂纹扩展路径及破坏形态的影响机理。为定量评估骨料级配、界面属性等细观参数对宏观力学性能的控制作用提供了高效、低成本的数值试验手段有助于深化混凝土非均质破坏理论并指导材料优化设计。卵石混凝土细观模型进行二维简化并依托CAD参数化建模插件实现模型的参数化生成采用CAD二维图形Voronoi划分 V3.0版本通过曲边晶粒建立卵石骨料及ITZ草图。在AutoCAD内将建立的卵石骨料、ITZ、水泥砂浆分别建立对应的面域并分别导出为iges格式文件。在ABAQUS中将卵石混凝土细观部件分别导入并通过Easy CDP MortarITZ插件设置混凝土损伤塑性材料参数注意由于卵石混凝土细观模型采用的是2D简化后的模型在创建材料截面时类型应选取壳厚度设置为150mm以符合规范中的混凝土试块标准尺寸要求。卵石混凝土细观单轴受压模拟中只考虑水泥砂浆及界面过渡区组分的损伤开裂不考虑卵石材料的破坏因此三组分材料参数设置如下。试验方法对混凝土的立方体试件单轴受压破坏模式有较大影响试件单轴受压时不涂润滑剂垫板摩擦力约束横向变形产生“环箍效应”破坏呈对顶角锥强度较高涂润滑剂摩擦力减小无约束产生竖向裂缝强度较低。我国标准试验方法为不涂润滑剂。在ABAQUS中可通过设置不同接触条件来模拟两种试验方法本案例为了简化模型未设置垫板故采用不同边界条件来对两种试验方法进行近似模拟。进行卵石混凝土细观模型的网格划分单元尺寸应小于骨料间隙及界面过渡区厚度中的较小值。提交作业完成模拟并查看两种试验条件下的卵石混凝土细观模型损伤破坏结果。可采用SpectrumColor插件对损伤云图的颜色进行一键调整美化出图。