Random aggregate model for mesoscopic structures and mechanical analysis of fully-graded concrete

建立能够客观反应混凝土细观结构的骨料模型，是对其进行细观力学数值分析的关键环节。本文工作系统地介绍了具有高骨料含量的全级配混凝土细观结构模型的生成方法，给出了在试件截面内和三维空间内构造凸多边形和多面体碎石粗骨料的延拓方法。本文在二维骨料模型的构造过程中，引入了骨料等效直径的定义，并与基于圆形假定的Walraven公式相结合，确保了圆形和球形骨料与实际碎石骨料的级配、形态以及含量之间的等价性。本文提出了的“占位踢除法（ORM）”的优化方案，并结合骨料粒子间重叠检测，实现了多边形和多面体骨料的高含量高效率地骨料投放。文中分别给出了两级配、三级配和四级配混凝土骨料的二维和三维骨料模型的实例，并给出了区别混凝土骨料、固化水泥砂浆及其过渡界面三相材料属性细观有限元网格剖分方法。最后，应用所生成的细观有限元模型进行了全级级混凝土试件弯曲破坏过程的数值模型，获得了实验数据相吻合的计算结果。