基于大规模科学计算的纤维增强混凝土破坏机理的数值模拟研究

基于细观损伤力学和弹脆性理论，考虑材料介质的细观非均匀分布，针对以混凝土为基质、纤维增强材料及其粘结带组成的多相复合材料，建立纤维增强混凝土在应力-温度-损伤耦合作用下的细观力学模型，采用大规模并行有限元计算技术，分析在不同纤维类型、不同界面控制、不同纤维混杂比例下的损伤断裂过程和破坏机理。通过对纤维增强混凝土在温度热应力和外加荷载应力耦合作用下的裂纹萌生、扩展、贯通直至失稳破坏的全过程的大规模数值模拟研究，揭示其断裂破坏性能和补强增韧机理，包括不同纤维的作用及影响、纤维混杂比例的影响、界面力学性质的影响以及混凝土内部应力场、变形场的演化规律。采用细观力学方法研究纤维增强混凝土的宏观性能，研究纤维与混凝土界面、纤维增强体以及基体介质在温度和复杂外应力状态下的变形、损伤到破裂全过程以及在此过程中的破裂机理，对于促进纤维增强混凝土破坏的预测理论研究及强韧化设计均具有重要的理论和实际意义。