数值模拟研究的意义和主要内容探析

混凝土力学试验是研究其损伤断裂过程和宏观力学性能的基本手段。试验观测结果为混凝土材料特性理论研究提供了实物性数据和检验判断标准。但是，由于试验条件的限制，试验结果往往不能反映试件的材料特性，而只能反映整个试件—加载系统的结构特性。混凝土细观损伤数值模拟方法已成为混凝土动态特性分析的有效手段。人们借助于计算机的强大运算能力，并与可视化技术相结合，对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟，而且能够避开试验机特性对于试验结果的影响，可直观再现混凝土损伤演化直至破坏的过程。

通过细观力学数值模拟可以考虑大坝混凝土级配及各相介质的不均质特性，基于混凝土材料的基础试验资料，在各种工况下对其进行数值模拟试验，分析探讨其内部破坏过程和机理，力求建立混凝土细微观结构各种缺陷及其特性的不均匀性与其宏观力学特性的关系。在计算模型合理和混凝土各相材料特性数据足够精确的条件下，数值分析可以取代部分试验，而且能够避开试验条件的客观限制和人为因素对结果的影响。(www.xing528.com)

混凝土细观力学是集混凝土材料、损伤力学、计算力学和计算机编程技术于一体的新兴交叉学科。混凝土细观力学方法的研究为混凝土动力特性研究提供了新的手段，也为高拱坝地震动态安全评估开辟了新的途径。其研究内容主要有以下几个方面：①研究混凝土及其各相材料应变率效应强化机理；②研究混凝土细观各相材料的损伤本构关系及其演化规律；③建立模拟混凝土试件损伤破坏物理试验的静力学方程和动力学方程，进行数值计算方法研究；④研究细观有限元网格剖分方法。本章将在混凝土率效应机理和损伤力学理论研究的基础上建立混凝土试件损伤破坏数值模拟有限元方程。