| 混凝土三维细观随机模型的建立和有限元剖分 |
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| 引用本文： | 胡大琳,张立兴,陈定市.混凝土三维细观随机模型的建立和有限元剖分[J].交通运输工程学报,2018,18(5):1-11. |
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| 作者姓名： | 胡大琳 张立兴 陈定市 |
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| 作者单位： | 1.长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室, 陕西 西安 7100642.陕西省交通规划设计研究院, 陕西 西安 7100653.中交第一公路勘察设计研究院有限公司, 陕西 西安 710061 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目51808048交通运输部应用基础研究项目2013319812100 |
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| 摘 要： | 将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料, 研究了球形、椭球形和两者混合体的边界和干涉判断数学条件; 设计了球形、椭球形骨料随机投放算法, 并利用MATLAB编制相应程序, 生成了混凝土细观层次三维随机几何模型; 采用相邻骨料颗粒中心距判断球形骨料的干涉关系, 利用一个椭球上任一点与另一个椭球形心连线构成的直线段上的任一点与该椭球的关系判断椭球形骨料的干涉关系, 将两椭球之间的干涉关系转化为一点与椭球的关系; 基于MATLAB平台开发了mat2scr2017程序, 将MATLAB中的图形文件数据读入SCR脚本文件中, 将mat2scr 2017程序生成的随机骨料模型转化为AutoCAD图形文件, 并导入有限元软件COMSOL Multiphysics中剖分混凝土几何模型有限元网格。研究结果表明: 建立的随机骨料模型的骨料体积率可达到50%, 骨料粒径和投放位置均满足随机性要求; 椭球形随机骨料投放算法简单、高效, 且能保证椭球自身倾角的随机性; 模型适用于任意级配混凝土的生成, 对连续级配混凝土骨料的逐级随机投放保证了各级配骨料的体积率; 实现了MATLAB图形向AutoCAD图形的转换, 极大地提高了混凝土随机骨料模型的通用性; 所建混凝土模型网格剖分满足骨料、砂浆交界处网格一致性要求, 满足有限元分析的需要。
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| 关 键 词： | 桥梁工程 混凝土 随机骨料 投放算法 MATLAB 网格剖分 |
| 收稿时间： | 2018-05-22 |
Establishment and finite element mesh of 3D mesoscopic stochastic models of concrete |
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| HU Da-lin,ZHANG Li-xing,CHEN Ding-shi.Establishment and finite element mesh of 3D mesoscopic stochastic models of concrete[J].Journal of Traffic and Transportation Engineering,2018,18(5):1-11. |
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| Authors: | HU Da-lin ZHANG Li-xing CHEN Ding-shi |
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| Affiliation: | 1.Key Laboratory of Bridge Detection and Reinforcement Technology of Ministry of Transport, Chang'an University, Xi'an 710064, Shaanxi, China2.Shaanxi Provincial Transport Planning Design and Research Institute, Xi'an 710065, Shaanxi, China3.CCCC First Highway Consultants Co., Ltd., Xi'an 710061, Shaanxi, China |
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