Моделирование методом конечных элементов процесса разрушения бетона с учетом его структурных особенностей

Abstract

В данной статье на основе мезомеханического подхода разработана трехмерная модель бетона со случайным распределением заполнителя, применена пластическая модель повреждения для моделирования механических свойств бетона при одноосном сжатии и растяжении и процессов развития и формования трещин. Путем варьирования параметров исследовано влияние многофазных характеристик бетона, включая объемную долю крупного заполнителя и свойства переходной зоны на границе раздела заполнитель-раствор (ПЗК), на диаграмму деформирования "напряжение-относительная деформация". Численное исследование показало, что объемная доля крупного заполнителя незначительно влияет на прочность бетона при раскалывании, но существенно повышает его прочность на сжатие, причем наблюдается прямая пропорциональная зависимость; свойства переходной зоны (ПЗК) между заполнителем и раствором являются важным параметром макроскопического отклика бетона. Исследование выявило, что с увеличением толщины переходной зоны прочность бетона на сжатие возрастает, однако этот прирост носит невыраженный характер; все результаты моделирования демонстрируют удовлетворительное соответствие с экспериментальными кривыми деформирования при сжатии. С учетом вычислительного времени и затрат на моделирование, параметры модели с толщиной переходной зоны 0,3 мм (ПЗК) показали наибольшую практическую целесообразность.