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在AutoCAD內(nèi)將骨料、ITZ、砂漿三部分分別導(dǎo)出為iges格式文件后導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)形成裝配建立混凝土細(xì)觀模型。 添加固體傳熱物理場(chǎng)并對(duì)混凝土細(xì)觀中的三組分分別設(shè)置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。

在AutoCAD中建立混凝土細(xì)觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內(nèi)容分別另存為dxf格式文件，以備導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。 將保存的混凝土各組分圖形分別導(dǎo)入到COMSOL，并通過(guò)布爾運(yùn)算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細(xì)觀模型。

本文基于COMSOL Multiphysics有限元軟件，構(gòu)建含ITZ的多面體骨料密堆積三維細(xì)觀模型，有效表征混凝土的非均質(zhì)特性，準(zhǔn)確反映骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)整體性能的影響機(jī)制，為揭示混凝土損傷演化規(guī)律、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)及提升結(jié)構(gòu)耐久性提供理論支撐。 本研究采用CAD多面體&過(guò)渡區(qū)密堆積3D插件生成混凝土三維細(xì)觀幾何模型。

本案例介紹在COMSOL內(nèi)基于立方體混凝土試件的切片掃描圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土骨料及砂漿基體細(xì)觀模型的三維重建。

本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立包含多邊形骨料及ITZ的混凝土細(xì)觀模型，并對(duì)其受壓損傷破壞進(jìn)行研究。 隨機(jī)多邊形骨料混凝土細(xì)觀模型采用CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件建模，將模型中的骨料、ITZ、基體分別另存為dxf格式文件。此CAD樣圖也可在以下鏈接中下載獲取。

混凝土水化熱溫降研究對(duì)保障結(jié)構(gòu)安全與耐久性至關(guān)重要，溫升后溫差易引發(fā)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀模型，并對(duì)水化熱產(chǎn)生后的傳熱及溫度變化進(jìn)行仿真模擬。

其中論文中的混凝土骨料采用圓內(nèi)接多邊形算法，建立的模型如下圖所示。 并且建立了骨料外側(cè)的界面過(guò)渡區(qū)部件。 毛細(xì)管結(jié)構(gòu)采用Voronoi算法生成，并與骨料、ITZ形成完整的模型，用于模擬微介觀混凝土模型內(nèi)的水分?jǐn)U散。

【Abaqus本構(gòu)】看視頻制作的鋼材的二折線、三折線、四折線、五折線本構(gòu)。參考自文獻(xiàn)：鋼管混凝土局部受壓時(shí)的工作機(jī)理研究、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)三維非線性有限元分析和設(shè)計(jì)理論的研究、Finite element modelling of concrete-filled steel stub columns underaxial compression。

本案例通過(guò)COMSOL建立二維混凝土細(xì)觀微裂紋模型，模型可進(jìn)行吸水及離子擴(kuò)散等方面的研究。幾何模型包括水泥砂漿、粗骨料、砂漿骨料界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）及隨機(jī)分布于水泥砂漿內(nèi)的微裂紋毛細(xì)管網(wǎng)四部分，旨在探究通過(guò)多插件聯(lián)合創(chuàng)建復(fù)雜模型的可行性。

混凝土模型三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過(guò)程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土模型。建模教程首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。

然而，鋼筋和混凝土之間的耦合并不是簡(jiǎn)單的合并，多位學(xué)者專門通過(guò)拔拉試驗(yàn)研究鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移，通過(guò)設(shè)置二者交界面處的牽引分離本構(gòu)模型更好地模擬鋼筋混凝土梁內(nèi)部的實(shí)際受力狀態(tài)。下面針對(duì)以上三種模型進(jìn)行建模，并進(jìn)行對(duì)比分析。【模型信息】矩形梁截面尺寸b×h=300mm×400mm，混凝土梁長(zhǎng)2m，計(jì)算長(zhǎng)度1.9m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50。

混凝土細(xì)觀模型 構(gòu)建骨料、砂漿、界面過(guò)渡區(qū)三種組分的混凝土細(xì)觀模型，模型構(gòu)建采用CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件進(jìn)行參數(shù)化建模生成，操作詳細(xì)步驟可參考：【COMSOL隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)ITZ建模】 插件中粗骨料采用多邊形模型，骨料的位置以隨機(jī)投放的算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，骨料多邊形形狀及邊數(shù)可通過(guò)參數(shù)進(jìn)行定義；界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）采用單獨(dú)的部件，分布于粗骨料與砂漿之間，以此來(lái)獲得表征混凝土細(xì)觀特征的隨機(jī)骨料模型

當(dāng)然采用插件也可以生成其他形式的COMSOL隨機(jī)幾何模型。如COMSOL模擬巖石的節(jié)理、短纖維混凝土等。 在本教程中所用到的插件下載：CAD_隨機(jī)三維纖維插件

本案例建立了一鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型，基于COMSOL軟件中的三次電流分布模塊和固體力學(xué)模塊，仿真模擬得到了鋼筋氧化腐蝕過(guò)程中的電化學(xué)場(chǎng)、鋼筋的腐蝕層厚度以及破壞區(qū)域變化，仿真結(jié)果如圖所示： 電化學(xué)場(chǎng) 腐蝕層厚度 腐蝕破壞區(qū)域感興趣的朋友，歡迎交流模型！

該模型可以解釋混凝土的流變特性、潛在的結(jié)構(gòu)堵塞和兩相流動(dòng)情況： 從管道流出的混凝土 泥漿被混凝土置換并流出開(kāi)挖孔 研究人員使用 COMSOL Multiphysics 的兩相流接口中包含的水平集方法來(lái)計(jì)算混凝土和泥漿之間的界面的運(yùn)動(dòng)。鉆孔樁模型幾何圖形。圖片由 J. Asirvatham、A.E.

鋼筋與混凝土的相互作用2.1 粘結(jié)滑移關(guān)系鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移關(guān)系是模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。在Abaqus中，可以通過(guò)設(shè)置二者交界面處的牽引分離本構(gòu)模型來(lái)模擬這種關(guān)系。例如，基于Abaqus的三種鋼筋混凝土梁數(shù)值模擬對(duì)比研究表明，將鋼筋通過(guò)實(shí)體單元建模，并在實(shí)體鋼筋和混凝土梁連接界面設(shè)置相應(yīng)粘結(jié)本構(gòu)，可以更真實(shí)地模擬鋼筋混凝土梁內(nèi)部的實(shí)際受力狀態(tài)。

三、Abaqus 鋼筋混凝土四點(diǎn)彎分析的實(shí)際應(yīng)用案例 以一個(gè)實(shí)際的鋼筋混凝土梁為例，通過(guò) Abaqus 進(jìn)行四點(diǎn)彎分析，我們可以得到以下結(jié)果：

溫度應(yīng)力的分析 根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段： （1）早期：自澆筑混凝土開(kāi)始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。