几何本征骨料混凝土细观模型及轨道工程应用

混凝土是轨道交通领域应用最多的复合材料， 其材料性能决定了轨道交通混凝土结构的宏观力学 性能。为了揭示结构与材料的宏-细观耦合机理， 本书提出了几何本征骨料混凝土细观模型，并将其 应用于轨道交通混凝土结构的性能评估。 本书共分为两部分，第一部分介绍了几何本征 骨料混凝土细观模型的理论基础和技术细节，第二 部分介绍了几何本征骨料混凝土细观模型在轨道交 通混凝土结构研究中的具体应用。 第一部分：介绍了几何本征骨料混凝土细观模 型的构建方法。针对真实骨料几何形貌给出了形态 优化方法，提出了针对复杂几何骨料的高效投放算 法；引入虚拟单元法，优化了真实骨料的网格数量 ，并对有限元和虚拟元耦合方法以及在商业软件中 的实现进行了相关研究。 第二部分：针对轨道交通混凝土结构相关问题 ，如：轨枕锈裂、道床开裂、盾构隧道内道床剥离 和管片锈裂等，运用几何本征骨料混凝土细观模型 进行了分析和评估。

第1章 绪论 1.1 研究背景 1.2 混凝土细观模型 1.2.1 格构模型 1.2.2 M—H微观力学模型 1.2.3 数字图像法模型 1.2.4 傅立叶描述子法模型 1.2.5 Voronoi图扩张法模型 1.2.6 随机力学特性模型 1.3 随机骨料混凝土细观模型 1.3.1 二维随机骨料混凝土细观模型 1.3.2 三维随机骨料混凝土细观模型 1.4 混凝土细观模型在轨道工程中的应用现状 参考文献 第2章 几何本征骨料混凝土细观有限单元法模型 2.1 真实骨料的扫描 2.1.1 扫描对象 2.1.2 扫描设备 2.1.3 扫描过程 2.2 数字骨料的生成 2.2.1 基于图像处理的二维骨料生成 2.2.2 基于空间切割的二维骨料生成 2.2.3 基于网格折叠的三维骨料生成 2.3 数字骨料的投放 2.3.1 骨料的随机投放 2.3.2 基于多边形-外接圆的二维骨料投放 2.3.3 基于矩形拟合的二维骨料投放 2.3.4 基于拟合体组的三维骨料投放 2.4 有限单元法模型的构建要点 参考文献 第3章 几何本征骨料混凝土细观虚拟单元法模型 3.1 虚拟单元法 3.1.1 弹性力学连续问题控制方程 3.1.2 虚拟单元离散空间 3.1.3 位移模式 3.1.4 单元刚度矩阵 3.2 虚拟单元法和有限单元法的计算对比 3.3 虚拟单元法-有限单元法耦合模型的构建 3.4 几何本征骨料混凝土细观虚拟单元法模型的计算效率 3.4.1 刚度矩阵稳定项确定 3.4.2 骨料含量的影响 3.4.3 骨料粒径的影响 3.5 虚拟单元法-有限单元法耦合模型的裂缝计算方法 3.5.1 裂缝计算方法流程 3.5.2 ABAQUS自定义单元的实现 3.5.3 UEL子程序文件的结构与调用 3.6 几何本征骨料混凝土细观虚拟单元法模型的开裂计算 参考文献 第4章 混凝土细观模型计算参数的反演 4.1 反演方法概述