数值混凝土是混凝土细观力学研究的主要手段。提出了一种随机可控的多边形骨料生成方法 ，并应用矢量方法对其进 行凸性判定 ；描述了一种基于基圆的骨料投放方法 ，从而避开 了复杂的侵入判定 ，提高了骨料 的投放效率 ；综合应用极坐标方法 、 布尔运算方法 以及图层 管理方法 ，提 出了一种筛分简单、计算量小 、有限元处理便捷 的混凝土三相结构细观模型生成方法 。最后 用实例验证了所提方法的可行性及有效性。 关键词 ： 混凝土 ；细观力学；三相结构 ；随机骨料 中 图分 类号 ： TU528．01 文献 标 志码 ： A 文章 编号 ： 1002—3550(2013)10—0049—04 Generating approach ofthree-phasestructurem odelforconcrete WANGQihua，LIANGBin，LUYonggang，ZHUYongqing (InstituteofSystemsEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，China) Abstract： Numericalconcretewasthemainapproachformesoscopicmechanicsstudyofconcrete．Basedontheformers’researches．An improvedgeneratingmethodofrandom，controllablepolygonalaggregatewasgiven．Themethodalsogaveavectorwaytojudgethecon— vexityofthepolygon．Thenitdemonstratedapackingarithmeticbasedonthebase—circle，whichcouldobservablyenhancetheefi ciency byavoidingtheinvadejudging．Thestullyalsopresentedageneratingapproachofthree-phasestructuremodelforconcretethroughinte- gratingpole—coordinatemethod，booleanarithmetican dlayermanagementmethod，whichcouldbringsimplerclassification，lesscalcula- tionandmoreconvenienceforFEM pretreatmentcomparingwiththetraditionalones．Last，thestullygaveanexampletoveri thefeasi— bilityandeficiencyoftheapproach． Keyw ords： concrete；mesoscopicmechanics；three—phasestructure；random aggregate 0 引言混凝土是建筑、水利大坝 、民防等各类工程结构 中的重 要原物料 ，也是武器研发领域中常见的靶标 ，其力学性能一 直是相关人员普遍关注的重要研究领域。对混凝土的研究可 以从 四个尺度进行 ，即宏观 、细观、微观及纳观[1]。宏观层面的 研究一般把混凝土简化成均匀材料 ，不能反映出实际材料的 非均匀性 ，也难以捕捉局部材料破坏的随机性回。混凝土细观 层面的研究 以数值混凝土为研究手段 ，利用计算机工具能够 充分考虑材料的非均匀性 、骨料分布的随机性 以及各组成相 之间的相互作用 ，从而可以进一步真实地揭示混凝土内部的 损伤和微裂纹的发展过程 ，为更加准确地描述混凝土的宏观 力学行为提供了依据网。混凝土一般被认为是由水泥砂浆 、骨 料及两者之间的黏结带三相结构所构成。保证混凝土细观数 值模拟可靠有效的前提条件之一就是通过 CAD方法构建几 何模型模拟出与实际混凝土近似的三相结构。 实际 中添加在混凝土 中的骨料一般有两种 ：一种是卵 石骨料 ，一种是碎石骨料。在二维混凝土数值模拟 中，一般 收 稿 日期 ：2013'J04-07 基金项 目：国家 自然科学基金(11002134) 以圆形或椭圆形来近似卵石骨料 ，以多边形来近似碎石骨 料。对于 圆形或椭 圆形骨料 ，由于其形状规整 ，生成相对较 容易。而对于多边形骨料 ，由于现实 中碎石 的随机性 ，使得 其生成相对较复杂 。国内#F-／I~多学者对多边形骨料生成进 行了大量的研 究。归结起来主要有三种方式 ：一种是在圆 周上先 随机取 三点或 四点顺次连接生成基骨料 ，然后在 以 基骨料的最长边为直径的外半圆周内延拓生长成最终 的 多边形骨料p。日；第二种则是先 由计算得到 的粒径生成 圆形 或椭 圆形 ，再在 圆周或椭 圆周上随机取点顺次连接成多边 形同；还有一种则是利用极 坐标来描述多边形的各个顶点 ， 通过控制极坐标的半径及角度来得到随机多边形[1,8-11】。而 对于混凝土细观三相结构 的实现方面 ，以往的研究大都采 用生成骨料及边界层以后 ，在划分有限元 网格阶段根据划 分单元 节点的属性进 行筛分 的方法 [5,12-13]，存 在筛分 不易 、 计算量较大的缺点。且 由于此类方法生成的骨料及黏结带 不易分离 ，使得筛分出来 的各相介质不便 于添加材料属性 ， 进而影 响下一步的数值分析。鉴于此 ，本研究以极坐标方法 为基础 ，给出了一种改进 的多边形骨料生成及投放方法 ，并

因本站资料资源较多，启用了多个文件服务器，如果浏览器下载较慢，请调用迅雷下载，特别是超过了5M以上的文件！请一定调用迅雷，有时候速度就会飞起哦，如果您的浏览器自动加载了PDF预览，文件太大又卡死，请按下载说明里的把PDF插件关闭了就可以直接下载，不会再预览了！