ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬

本案例基于ABAQUS AbyssFish CT2Model 3D V2.0插件,利用混凝土立方體試件的切片掃描圖像實現高精度有限元模型三維重建,精準劃分骨料及水泥砂漿區域,構建三維再生骨料混凝土細觀模型。施加單軸壓縮荷載,動態追蹤再生混凝土的損傷演化過程,揭示裂紋的萌生及擴展機制。本案例基于真實結構的三維重建,突破傳統隨機模型的局限性,為再生混凝土的性能優化提供可靠理論依據。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖1

獲取混凝土內部切片圖像數據的方法主要有以下兩種:一是X射線斷層掃描(CT/XRM),其原理是利用X射線穿透混凝土試件,通過采集多角度投影數據,反演生成三維內部結構圖像;二是物理切片法,將試件切割成薄片,并對切片進行圖像采集。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖2

獲取到試件切片圖像數據后,對圖像進行預處理以區分骨料及砂漿區域,然后即可在ABAQUS內直接采用CT2Model 3D插件將切片圖像進行混凝土細觀模型的三維重建。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖3

由于需要考慮再生骨料及砂漿的細觀損傷斷裂,因此采用EasyCDP插件分別生成兩種損傷塑性材料模型,砂漿材料20 MPa,再生骨料15.8 MPa,并將CT2Model 3D插件建模時生成的Section中的空材料替換為CDP材料。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖4

將模型裝配,設置分析步并施加軸心受壓載荷,需要注意載荷應施加到試件成型時的側面。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖5

 

建立并提交作業,查看模擬結果。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖6

 

可觀察到裂紋開展穿過再生骨料。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖7

 

再生骨料混凝土試件在受壓下的縱向位移。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖8

 

再生骨料的損傷斷裂。

ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細觀損傷斷裂數值模擬的圖9

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