COMSOL混凝土細觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場損傷模型

混凝土細觀模型

構建骨料、砂漿、界面過渡區三種組分的混凝土細觀模型,模型構建采用CAD隨機多邊形顆粒插件進行參數化建模生成,操作詳細步驟可參考:【COMSOL隨機多邊形骨料及界面過渡區ITZ建模】

COMSOL混凝土細觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場損傷模型的圖1

插件中粗骨料采用多邊形模型,骨料的位置以隨機投放的算法進行實現,骨料多邊形形狀及邊數可通過參數進行定義;界面過渡區(ITZ)采用單獨的部件,分布于粗骨料與砂漿之間,以此來獲得表征混凝土細觀特征的隨機骨料模型

相場斷裂理論

現階段在有限元框架下模擬裂紋擴展的數值分析方法主要有單元刪除法、界面單元法、擴展有限元 (XFEM)等;相場理論是通過在尖銳裂縫擴展的邊界引入0~1的相場來反映材料的損傷或斷裂程度,通過相場的控制方程來實現變量的演化。相場 (phase-field) 斷裂模型是一種彌散式裂紋模型,是基于傳統 Griffith理論, 通過能量平衡理論研究裂紋的擴展行為,與其他斷裂理論相比,相場理論具有便于描述裂紋的形成、分岔等復雜情況,網格敏感性較小等優點。

COMSOL混凝土細觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場損傷模型的圖2

COMSOL混凝土細觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場損傷模型的圖3

模型樣圖

建模采用的CAD模型樣圖可在下面鏈接下載:

http://www.yqgqt.org.cn/post/1787116


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