COMSOL混凝土細觀3D模型-含界面過渡區的多面體骨料密堆積
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混凝土的宏觀力學性能主要受其細觀結構控制,其中骨料與水泥基體間的界面過渡區(ITZ)作為薄弱相,顯著影響材料的力學行為與耐久性。本文基于COMSOL Multiphysics有限元軟件,構建含ITZ的多面體骨料密堆積三維細觀模型,有效表征混凝土的非均質特性,準確反映骨料形態、分布及界面行為對整體性能的影響機制,為揭示混凝土損傷演化規律、優化配合比設計及提升結構耐久性提供理論支撐。
本研究采用CAD多面體&過渡區密堆積3D插件生成混凝土三維細觀幾何模型。模型中骨料按粒徑劃分為三個組別,并通過堆積算法實現高填充率的隨機密堆積排布,同時在每顆骨料外圍自動生成可設置厚度的ITZ層。插件分別對不同粒徑范圍的骨料、對應的ITZ以及水泥砂漿基體分圖層繪制,便于后續材料賦值與處理分析。
利用AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿三類幾何部件分別導出為IGES格式文件。在COMSOL中通過“幾何-導入”功能依次導入各IGES文件,并在幾何中設置長度單位,形成裝配以構建完整的混凝土三維細觀實體模型。
在COMSOL中分別為骨料、ITZ和水泥砂漿指定材料屬性。
采用四面體網格對模型進行網格劃分,單元大小設置為細化。
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