基于微力学的石灰基砂浆压缩与拉伸试验模拟

本文旨在提出一种连续介质微力学模型，用于模拟石灰基砂浆的单轴压缩和拉伸试验，以预测其刚度、压缩和拉伸强度以及拉伸断裂能。在拉伸中，我们采用具有可损伤基质相的 Mori-Tanaka 方案的增量应变控制形式，而在压缩中采用简单的$J_2$屈服准则。为了正确再现石灰基砂浆的行为，该方案必须考虑骨料间的收缩开裂。这一现象通过便士形裂纹引入模型，其密度基于粒径分布并结合两个球形夹杂物之间单个裂纹形成的有限元分析结果来估算。我们的预测与实验数据吻合良好，并解释了在古代砂浆中常见的柔性碎砖块相对于刚性砂颗粒的优势。经过验证的模型为优化现代石灰基砂浆的成分提供了可靠工具，可应用于建筑遗产的保护与修复。