[发明专利]一种再生混凝土二维五相细观建模方法

说明书

本发明公开了一种再生混凝土二维五相细观建模方法，包括以下步骤：(1)根据富勒级配曲线和瓦拉文公式确定二维集料总数目，并根据预设再生集料取代率确定再生集料、天然集料数目；(2)输入基本参数；(3)基于蒙特卡罗法随机生成集料；(4)进行边界不相容准则判别；(5)投放集料，投放数目判别，直至投放完毕；(6)划分网格，定义五相材料属性，对五相材料区域单元赋值，输出模型。本发明基于随机骨料模型构建了考虑再生集料取代率的再生混凝土二维五相细观模型，最大程度上模拟了再生混凝土真实结构特征，能够更准确地反映再生混凝土宏观性能演化机理，同时具有提高再生混凝土细观模型生成效率的特点。

技术领域

本发明属于材料仿真技术领域，特别涉及基于随机骨料模型的再生混凝土二维五相细观建模方法。

背景技术

随着城镇化的不断推进和交通基础设施的日益完善，我国正面临着废旧混凝土处理困难和天然砂石供需矛盾日益加剧两大难题。利用废旧混凝土制备再生集料和再生混凝土，可以从根本上解决建筑固废的科学处理，不仅能减轻建筑固废对环境的污染，又能减少自然资源和能源的消耗，具有显著的社会、经济和环境效益，符合绿色可持续发展理念。

近年来，虽然众多学者对再生混凝土的抗压、抗剪、抗弯等宏观力学特性进行了大量研究，但这些研究大都是建立在宏观试验的研究基础上，多偏重于从宏观角度进行研究，忽略了再生混凝土材料内部复杂的细观结构，难以揭示材料变形和破坏的物理机制。目前，国内外学者针对再生混凝土的细观模型也进行了相关研究。肖建庄、刘琼采用改进的格构模型建立了再生混凝土的细观结构并加以分析；彭一江等人基于随机骨料模型研究了再生混凝土的损伤机理；许岳周提出了颗粒弹簧模型，研究了不同级配再生混凝土的抗压强度。尽管针对再生混凝土的细观模型取得一定的成果，但仍存在许多不足，如：格构模型在模拟受情形不甚理想；随机粒子模型不适合轻骨料再生混凝土；将再生混凝土设定为与普通混凝土一样的三相结构，忽略了再生混凝土的结构包含天然集料、旧界面区、旧硬化砂浆、新界面区和新硬化砂浆五相材料；考虑了再生混凝土五相结构，但又无法兼顾再生集料取代率的问题。

综上所述，现有的再生混凝土细观模型无法真实地模拟实际环境中再生混凝土的工况，因此，亟需寻求一种再生混凝土二维五相细观模型建立方法，能够实现各种工况条件下符合真实骨料细观结构的再生混凝土的模拟。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明目的在于提供一种基于随机骨料模型的再生混凝土二维五相细观模型建立方法，用于模拟各种工况条件下符合再生混凝土真实细观结构的模型。

一种再生混凝土二维五相细观建模方法，包括以下步骤：

S1，根据富勒级配曲线和瓦拉文公式确定集料投放区域内集料总数目，根据预设再生集料取代率确定再生集料和天然集料的数目；

S2，输入基本参数，包括再生混凝土生成区域、再生集料粒径及数目、天然集料粒径及数目；

S3，基于蒙特卡罗法随机生成集料；

S4，进行边界不相容准则判别，若不满足准则，返回S3；

S5，投放集料，进行投放数目判别：若投放数目不等于集料总数目，返回S3；若等于集料总数目，投放完毕；

S6，对投放区域进行网格划分，定义再生混凝土五相材料属性，对五相材料对应区域单元进行赋值，输出生成再生混凝土细观模型。

进一步的，所述S1的具体做法是：通过富勒级配曲线和瓦拉文公式计算出各个级配区间集料的数目及总数目，根据模型所需的再生集料取代率计算出各个级配区间再生集料和天然集料的数目。

进一步的，所述S3的具体做法是：先进行大粒径集料的随机生成和投放，后进行小粒径集料的随机生成和投放。