超声波作用下二维随机骨料混凝土模型损伤研究

陈启东 沈益晨 王力晓 刘鑫

(1.常熟理工学院机械工程学院 苏州215500; 2.苏州大学机电工程学院 215000)

引言

混凝土是目前城市道路与基础建设中应用最为广泛的工程材料[1], 其在年久失修与废弃的过程中给社会带来了大量的安全隐患和生态破坏。本文提出的超声波破碎混凝土技术, 具有适应性强、耗费低、能量大、方向性好等优势, 在废弃混凝土回收利用方面拥有较好前景。为了更好地分析混凝土在超声波作用下的损伤破坏机理, 有必要对其损伤力学性能做进一步研究[2]。

相关研究表明[3]超声波在固体中的形式传播一般是应力波, 并且在内部又会发生折射、衍射等现象。在近超声波加载端附近, 混凝土内部处于一种变形大、应变高的状态; 在远离加载端附近, 又处于复杂的应力环境。由此可见, 混凝土内部的瞬态行为极其复杂, 使得在超声波加载下其细观结构更易被破坏, 且很难被观测。Wittmann[4]最早将仿真模拟方法用于混凝土细观层次损伤分析中。随后, Bazant[5]等提出了随机粒子模型, 用于模拟固体颗粒材料的随机分布特性,并研究混凝土裂纹扩展过程。刘光廷、王宗敏等[6]借助蒙特卡罗方法生成随机骨料, 研究了混凝土试件单轴受拉条件下断裂过程。宋来忠等[7]基于骨料参数化理论, 运用级配理论分级投放骨料, 保证了骨料分布的合理性, 满足了高强度混凝土建模模拟的要求。Krajcinovic[8]将材料力学性能随机性的理论运用于混凝土损伤方面, 研究出连续损伤理论的统计特征。……