[發明專利]一種UHPC結構的細觀建模和分析方法

在審

• 申請號: 202211054886.9
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115600346A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 劉超;吉赫
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/22;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

1.一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)根據UHPC構件尺寸特征參數，確定格構節點坐標，并連接格構節點得到格構模型的框架，其中，所述格構模型包括格構節點以及格構節點之間相互連接的格構單元；

步驟2)根據UHPC材料所使用的各組分材料級配，確定鋼纖維數量以及UHPC各組分的細觀二維參數；

步驟3)基于隨機分布算法、鋼纖維數量以及UHPC各組分的細觀二維參數生成鋼纖維細觀隨機分布模型，并基于鋼纖維節點坐標與格構節點坐標生成連接桿件，得到格構模型；

步驟4)將格構模型導入ABAQUS二次開發平臺，進行受荷計算，并基于受荷計算結果，對各格構單元的應力狀況根據破壞準則進行判別，若判別結果為發生破壞，則將所述格構單元替代為彈性模量和強度均為0的零單元。

2.根據權利要求1所述的一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，所述UHPC構件特征參數包括UHPC結構的整體尺寸、邊界情況以及荷載情況。

3.根據權利要求1所述的一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，所述格構節點坐標的確定方法為：根據格構模型的概念，將結構劃分為若干網格，每個格構節點隨機分布在對應的網格之中。

4.根據權利要求1所述的一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，所述鋼纖維數量根據UHPC構件的體積、鋼纖維體積含量、鋼纖維體積進行計算得到：

n_s＝V_Uρ_s/V_s

其中，n_s為鋼纖維數量，V_U為UHPC構件的體積，ρ_s為鋼纖維體積含量，V_s為鋼纖維體積。

5.根據權利要求1所述的一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，所述UHPC各組分的細觀二維參數包括各材料的彈性模量、泊松比以及強度。

6.根據權利要求5所述的一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，細觀二維參數中的二維空間鋼纖維參數根據鋼纖維在三維空間中的材料特征參數，基于鋼纖維投影狀況進行折減轉換得到。

7.根據權利要求6所述的一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，所述折減轉換包括以下步驟：

對于任意穿過計算平面的鋼纖維，確定鋼纖維在計算平面的投影長度：

l cosα＝l_xoy

其中，l為鋼纖維實際長度，α為鋼纖維與計算平面的夾角，l_xoy是鋼纖維的平面投影長度；

基于鋼纖維的空間分布特征，確定二維空間鋼纖維的平均投影長度：

使用彈性模量E的折減替代水平投影長度的折減，換算關系為：

E₁ε₁＝E₂ε₂

其中，E₁為鋼纖維真實彈性模量，E₂為鋼纖維二維空間的彈性模量，ε₁為鋼纖維真實應變，ε₂為二維空間鋼纖維應變。

8.根據權利要求7所述的一種UHPC結構的細觀建模和分析方法，其特征在于，所述鋼纖維的空間分布特征包括：

鋼纖維在空間中的分布是均勻且隨機的；

每根通過計算平面的鋼纖維與計算平面的夾角α的取值是隨機的，且每個夾角角度的概率是相同的。