【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料仿真数值分析领域，具体的说是一种考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法。
技术介绍
1、超高性能混凝土(ultra-high performance concrete)是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料可以有效减少建筑结构混凝土用量，增长服役年限，契合当今建筑结构全寿命周期使用的需求。然而uhpc材料是由砂浆、孔洞、粗骨料和钢纤维等组成的非均质复合材料，内部组分及空间结构的随机性使得其本身具有非均质的特征。材料高温下的物理属性，包含热工参数与力学属性，是计算结构温度场和高温下耐火性能的前提，uhpc的非均质特性将引起热传导路径具有随机性，而导致材料的热工参数与力学参数具有离散性。然而目前在建立混凝土的高温传热模型多假设混凝土为宏观均质材料，一些学者从细观的角度建立了高温细观模型，但仅仅考虑了钢纤维、粗骨料等夹杂组分的空间随机分布，而忽略了砂浆本身的非均质特性。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，针对现有数值模型存在的不足，本专利技术提供的技术方案是，一种考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法。本专利技术采用孔隙率通过随机场表征砂浆的非均质性，以随机几何表征随机分布的夹杂组分，较为合理地反映了混凝土材料中砂浆的非均质特征。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、步骤1，将uhpc
5、步骤2，基于压汞试验得到的孔隙率随温度演化模型，结合随机场分布与生成算法，得到高温孔隙率随机场；
6、步骤3，提出非均质砂浆整体高温物理参数与孔隙率之间的关系数学表达式；
7、步骤4，结合步骤2中的所生成的高温孔隙率随机场与步骤3中数学关系表达式，生成砂浆的高温物理参数取值场；
8、步骤5，针对不同夹杂组分，采用几何模型表征夹杂组分，通过各组分级配、含量以及随机生成和投放算法生成各夹杂组分细观几何模型；在此基础上，赋予各组分相应的高温物理参数，得到各夹杂组分的高温物理参数取值随机场；
9、步骤6，结合步骤4中的砂浆的高温物理参数随机场与步骤5中的各夹杂组分的高温物理参数取值随机场，得到考虑砂浆非均质性的uhpc双随机热力耦合物理模型，再通过施加相应的初始条件、边界条件和网格划分，得到考虑砂浆非均质性的uhpc双随机热力耦合数值模型
10、进一步，所述步骤2中，高温孔隙率随机场的控制方程为：
11、
12、式中，x为二维平面上的孔隙率值，0＜x＜1；f(x)为x的概率密度；μ和σ分别为对数平均值和对数标准差。
13、进一步，所述步骤3包括以下子步骤：
14、步骤3-1：将砂浆当作由孔和基体组成的二相模型，通过蒙特卡洛算法，在砂浆区域内，生成随机几何孔，同时赋予几何孔和基体不同比值的高温物理参数，结合相应的边界条件，通过有限元软件计算二相几何模型整体的高温物理参数；
15、步骤3-2：基于模拟结果，归纳出二相体系整体高温物理参数(即等效参数)与二相组分(孔和基体)各自高温物理参数、孔隙率之间的数学表达式，形成二相均匀化理论表达式；
16、步骤3-3：进行高温下的热工参数和力学性能试验，得到高温导热系数、比热、密度和弹性模量随温度演化公式，再结合步骤3-2中的数学表达式，反算出基体的高温物理参数。
17、更进一步，所述步骤3-2中，高温物理参数包括二相体系整体的等效导热系数km、等效比热cp,m、等效密度ρm、等效热膨胀系数γm和等效弹性模量em，其二相均匀化理论公式如下：
18、
19、
20、
21、
22、
23、式中，kp分别对应为基体、孔隙的导热系数；cp,p分别对应为基体、孔隙的比热；ρp分别对应为基体、孔隙的密度；和γp分别为基体和孔的热膨胀系数；ep分别对应为基体、孔隙的弹性模量，vp为孔隙率；nk为等效导热系数km的控制系数，ne为等效弹性模量em的控制系数。
24、进一步，所述步骤5中，高温物理参数包括导热系数、比热、密度、热膨胀系数和弹性模量。
25、进一步，所述步骤6中，所述考虑砂浆非均质性的uhpc双随机热力耦合数值模型通过各类通用有限元求解器进行数值求解，进行考虑砂浆非均质性uhpc等效材料参数预测、构建的温度场、力学场以及热力耦合模拟。
26、第二方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法。
27、第三方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法。
28、第四方面，本专利技术提供共一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述所述考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法方法。
29、本专利技术的有益效果如下：
30、1.本专利技术所述细观建模方法可以较为合理地反映出混凝土材料中砂浆的非均质特征；
31、2.本专利技术所述细观建模方法可以较大程度地模拟出混凝土材料由于砂浆非均质引起的材料整体高温物理参数的离散性问题；
32、3.本专利技术所述细观建模方法可以模拟出uhpc材料在受压过程中的，粗骨料对uhpc材料强度提升的正向作用。
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1.一种考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤2中，高温孔隙率随机场的控制方程为：
3.根据权利要求1所述的考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤3包括以下子步骤：
4.根据权利要求3所述的考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤3-2中，高温物理参数包括二相体系整体的等效导热系数km、等效比热Cp,m、等效密度ρm、等效热膨胀系数γm和等效弹性模量Em，其二相均匀化理论公式如下：
5.根据权利要求1所述的所述的考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤5中，高温物理参数包括导热系数、比热、密度、热膨胀系数和弹性模量。
6.根据权利要求1所述的考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤6中，所述考虑砂浆非均质性的UHPC双随机热力耦合数值模型通过各类通用有限元求
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述考虑砂浆非均质的UHPC高温性能模拟的细观建模方法。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤2中，高温孔隙率随机场的控制方程为：
3.根据权利要求1所述的考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤3包括以下子步骤：
4.根据权利要求3所述的考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤3-2中，高温物理参数包括二相体系整体的等效导热系数km、等效比热cp,m、等效密度ρm、等效热膨胀系数γm和等效弹性模量em，其二相均匀化理论公式如下：
5.根据权利要求1所述的所述的考虑砂浆非均质的uhpc高温性能模拟的细观建模方法，其特征在于，所述步骤5中，高温物理参数包括导热系数、比热、密度、热膨胀系数和弹性模量。
6.根据权利要求1所述的考...
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