碱硅酸反应影响下混凝土结构的多尺度建模：细观损伤演化与宏观混凝土劣化的耦合
计算工程、金融与科学
2020-11-17 v2
摘要
本文基于一阶 FE2 均匀化技术建立了有限元方法，通过将宏观尺度的混凝土退化与细观尺度的反应程度相联系，分析混凝土结构中碱硅酸反应引起的损伤。在细观尺度上，混凝土被视为由嵌入砂浆基体的骨料组成的非均质材料。碱硅酸反应（ASR）的力学效应通过在骨料内部若干局部位置施加与温度相关的本征应变来建模，混凝土的力学退化采用连续损伤模型建模，该模型能够再现复杂的 ASR 裂纹网络。然后，通过对相应代表性体积单元（RVE）的力学响应进行均匀化，计算每个宏观有限元的有效刚度张量和有效应力张量，从而避免在宏观尺度使用唯象本构定律。宏观与细观尺度之间通过迭代过程实现收敛。作为一个概念验证，我们分析了一个 ASR 实验室试件的二维模型。该模型能够考虑宏观尺度施加的荷载和细观尺度的 ASR 产物膨胀。结果表明，宏观应力状态影响底层 RVE 内部损伤的方向。在 RVE 内损伤对齐的情况下，有效刚度变为各向异性。
引用
@article{arxiv.2006.13859,
title = {Multi-scale modelling of concrete structures affected by alkali-silica reaction: Coupling the mesoscopic damage evolution and the macroscopic concrete deterioration},
author = {Emil R. Gallyamov and Aurelia Isabel Cuba Ramos and Mauro Corrado and Roozbeh Rezakhani and Jean-Francois Molinari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13859},
year = {2020}
}