【技术实现步骤摘要】
真实混凝土试件的多自由度格构模型的构建方法
本专利技术涉及混凝土数值仿真模拟研究的
，具体涉及一种真实混凝土试件的多自由度格构模型的构建方法。
技术介绍
混凝土作为一种常用的建筑材料，其力学及耐久性能与混凝土内部的微观结构有着紧密的联系。由于混凝土有多尺度性和多孔性的特点，其内在骨料、孔隙及微裂纹造成了结构上的非均质性和复杂性。传统的混凝土数值模型，如随机骨料投放模型等，存在着对混凝土结构表达过于简单以致不能反映混凝土真实受力和开裂状态的缺点，从客观程度上造成了混凝土在高精度、高还原度数值模拟上的困难。随着基于真实试件的混凝土重构的技术的产生和发展，在一定程度上提高了混凝土数值模型的真实性。目前常用的混凝土数值试样结构重构主要经过混凝土几何结构获取和混凝土模型重构两阶段，几何结构获取阶段通常是采用CT、核磁共振、超声波等无损手段，对混凝土内部骨料、孔隙等微结构进行扫描，获取几何信息。混凝土模型重构阶段，通常是将得到的几何三维图像进行有限元处理，生成相应的有限元实体模型，其主要分为几何方法和数学方法。几何方法主要...
【技术保护点】
1.一种真实混凝土试件的多自由度格构模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：扫描待模拟的混凝土试件，得到混凝土试件二维图像切片堆栈；/n步骤2：对扫描得到的混凝土试件二维图像切片堆栈进行三维几何重构，得到真实混凝土试件的三维几何重构模型；/n步骤3：将真实混凝土试件的三维几何重构模型按照混凝土各个结构组份进行剖分，得到混凝土各个结构组份的三维几何重构模型；/n步骤4：将混凝土各个结构组份的三维几何重构模型转换成混凝土各个结构组份的有限元实体单元模型，再将混凝土各个结构组份的有限元实体单元模型合并得到混凝土整体三维有限元实体模型；/n步骤5：对混凝土整体三维有限...
【技术特征摘要】
1.一种真实混凝土试件的多自由度格构模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：扫描待模拟的混凝土试件，得到混凝土试件二维图像切片堆栈；
步骤2：对扫描得到的混凝土试件二维图像切片堆栈进行三维几何重构，得到真实混凝土试件的三维几何重构模型；
步骤3：将真实混凝土试件的三维几何重构模型按照混凝土各个结构组份进行剖分，得到混凝土各个结构组份的三维几何重构模型；
步骤4：将混凝土各个结构组份的三维几何重构模型转换成混凝土各个结构组份的有限元实体单元模型，再将混凝土各个结构组份的有限元实体单元模型合并得到混凝土整体三维有限元实体模型；
步骤5：对混凝土整体三维有限元实体模型进行细部优化，并将优化后的混凝土整体三维有限元实体模型转化为用于数值模拟计算的多自由度三维格构模型。
2.如权利要求1所述的真实混凝土试件的多自由度格构模型的构建方法，其特征在于，步骤3中混凝土各个结构组分包括骨料、砂浆基质、界面过渡区以及孔隙/微结构。
3.如权利要求2所述的真实混凝土试件的多自由度格构模型的构建方法，其特征在于，步骤3还包括如下步骤：
步骤3-1：计算真实混凝土试件的三维几何重构模型的总体积为Vconcrete；
步骤3-2：统计步骤2得到的真实混凝土试件的三维几何重构模型图像的灰度值以获得整个三维几何重构模型图像的灰度值分布图；
步骤3-3：计算混凝土配合比中各原料组分的体积分数，其中，原料组分包括骨料和砂浆基质；
步骤3-4：对三维几何重构模型统计得到的灰度值分布图进行分水岭算法区分，即先确定与混凝土其他结构组分灰度差别最大的孔隙/微结构的第一界面灰度值，并根据第一界面灰度值计算孔隙/微结构的体积Vpore，再根据孔隙/微结构的体积Vpore、混凝土三维几何模型的总体积Vconcrete以及与步骤3-3中的骨料或砂浆基质的体积分数反推计算骨料与砂浆基质之间的第二界面灰度值，根据获得的第一界面灰度值和第二界面灰度值对真实混凝土试件的三维几何重构模型进行剖分得到混凝土的骨料、砂浆基质、孔隙/微裂纹的几何重构模型；
步骤3-5：在步骤3-4的基础上，在区分出的骨料几何重构模型边界周围扩充一定的宽度，形成扩增骨料几何重构模型，再将扩增骨料几何重构模型与步骤3-4中得到的骨料几何重构模型进行布尔相减操作，继而获得骨料与砂浆基质之间的界面过渡区，从而形成界面过渡区的几何重构模型；之后将步骤3-4中得到的砂浆基质几何重构模型与界面过渡区几何重构模型进行布尔相减操作，得到新的砂浆基质几何重构模型；最后，将界面过渡区几何重构模型、新的砂浆基质几何重构模型以及步骤3-4中形成的孔隙/微结构几何重构模型和骨料几何重构模型一并形成混凝土各个结构组份的三维几何重构...
【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，田文祥，漆天奇，刘揺，马刚，来志强，姬翔，岳强，王桥，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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