混凝土材料细观损伤演化的实时CT观测及数值模拟研究

混凝土类岩土材料的破裂主要表现在材料内部初始缺陷能量积聚，微裂纹不断萌生，扩展、贯通直至整体失稳的过程，而X射线CT技术是无损探测混凝土内部细观损伤破裂过程的有效手段。本项目以混凝土CT试验数据为基础，重点进行图像的三维重建研究，以期待可以得到混凝土真实的细观结构；并利用以密度损伤（CT数变化）变量为基础建立的混凝土分段损伤演化方程和损伤本构关系对三维重建模型进行细观数值模拟，实现了细观损伤与宏观力学性能的劣化相联系。其中，将混凝土小试件的静、动力CT试验结果与数值计算结果进行比较，从而校正数值试验模型，为改进试验设计提供力学依据，并使在可靠和有效的前提下用数值方法取代部分试验成为可能。最后根据CT物理原理，建立一套基于CT图像分析的混凝土细观裂纹识别、裂纹演化过程的分析方法，实现对裂纹形态和演化过程的定量分析和描述。

混凝土类岩土材料的破裂，主要体现在内部微裂纹不断萌生，扩展、贯通直至整体失稳的过程，是一个复杂的非线性材料损伤演化过程。而X射线CT技术是无损探测混凝土内部细观损伤破裂过程的有效手段。本项目以CT扫描数据入手，重点进行图像的三维重建研究，以期待可以得到混凝土真实的细观结构；并利用以密度损伤（CT数变化）变量为基础建立的混凝土分段损伤演化方程和损伤本构关系对三维重建模型进行了细观数值模拟，实现了细观损伤与宏观力学性能的劣化相联系。其中，将混凝土小试件的静、动力CT试验结果与数值计算结果进行比较，从而校正数值试验模型，为改进试验设计提供力学依据，并使在可靠和有效的前提下用数值方法取代部分试验成为可能。最后根据CT物理原理，建立一套基于CT图像分析的混凝土细观裂纹识别、裂纹演化过程的定量分析方法，实现对裂纹形态和演化过程定量分析和描述。