鋼纖維混凝土模擬的淺見

鋼纖維混凝土模擬按實際情況來說應(yīng)該分為鋼纖維和混凝土兩部分，我認為這比較符合我們的客觀認識，因為實際上我們對混凝土的模擬有了一定基礎(chǔ)，在此之上再模擬鋼纖維并考慮鋼纖維與混凝土之間的接觸最終實現(xiàn)整體的模擬。但目前數(shù)值模擬則采用整體的方式來考慮，只考慮鋼纖維混凝土的本構(gòu)，采用實體單元來建立模型，這種方法的好處是減少接觸和鋼纖維亂向分布的麻煩。這也只是權(quán)宜之計，本質(zhì)上來說，按照我所說的模擬更符合實際情況，原因是鋼纖維的分布影響整體性能的程度無法精確把握，往往依靠試驗來得出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)固然可以利用但缺少普遍的規(guī)律性，所以對試驗的準確性和廣度有很高要求。我來發(fā)表下自己的淺見，探討。winner兄認為應(yīng)該把纖維與混凝土分離建模，個人認為不妥當。1:鋼纖維混凝土，它與混凝土一樣，同樣是一種復(fù)合材料，不過是在混凝土中多加入了鋼纖維，材料同樣是各向同性，并沒有因為加入了鋼纖維而使得材料變成了各項異性。首先拿混凝土來說，在數(shù)值模擬方面，國內(nèi)外已經(jīng)有大量的研究成果，大部分都是通過對其本構(gòu)關(guān)系的準確把握，能夠得到理想的結(jié)果，這種方法當然可以應(yīng)用到與混凝土力學(xué)性能類似的鋼纖維混凝土身上。如果按照winner兄說的:纖維與混凝土分離建模與實際更加符合，試想如果將混凝土中的粗骨料與細骨料同樣分離建模這樣是否更加符合實際呢？答案可想而知。2：鋼纖維與混凝土分離建模（假設(shè)建模能夠成功），其誤差因素很多1）廠家出產(chǎn)的鋼纖維長徑比雖然說是一個定值，但是實際卻是控制在一定范圍內(nèi)，然而我們配鋼纖維混凝土的時候是按體積率（或質(zhì)量分數(shù)）來配鋼纖維混凝土，通過長徑比來計算其數(shù)量，這樣導(dǎo)致鋼纖維數(shù)目誤差。2）鋼纖維種類導(dǎo)致的誤差。大家都知道，鋼纖維有很多種，有剪切型，切斷型等，規(guī)格也有好多種平直形、波浪形、端勾形等等，而且不同廠家生產(chǎn)出的鋼纖維同樣不同，這些不同的鋼纖維與混凝土之間的粘結(jié)本構(gòu)同樣是多樣化的，取同一種本構(gòu)，肯定有誤差，取個自的本構(gòu)，試驗工作量太大。3）纖維在混凝土中分布狀況的離散性引起的誤差。與有限元計算的本質(zhì)相違背。數(shù)值計算的精髓就在于用最小的耗費算出最精確的結(jié)果。沒有必要把模型弄得那么復(fù)雜，而最后得出了不收斂的結(jié)果。有些研究者也研究過用隨機元的方法將各類成分隨機分散，但是結(jié)果并不比直接用本構(gòu)計算結(jié)果精確多少。綜上所述，研究鋼纖維混凝土的本構(gòu)關(guān)系才是最簡單、最有效、最現(xiàn)實當然也是最好的方法。cyasj兄的分析精辟，但也引起我的疑惑1、復(fù)合材料都是各向同性的嗎2、就你所說的數(shù)值模擬的參數(shù)從何而來？是做完試驗再去模擬的吧，這樣模擬的意義不大。3、離散性的問題，整體性建模能解決嗎？4、我和你的看法相反，數(shù)值模擬正是為處理復(fù)雜模型而使用的，否則何必學(xué)之數(shù)值模擬的目的是為了取代高代價的試驗，也就說數(shù)值模擬不是為了貪圖簡便，只是為了省錢，所以面臨復(fù)雜問題不應(yīng)回避，如果過度簡化可能會失真。winner兄的疑惑是很多人都有的疑惑，也可能沒有完全理解我的意思.1、這個標題是針對鋼纖維混凝土這種復(fù)合材料的建模是否用整體模型而言的，能夠使用整體式建模當然更加方便，對于各項異性材料那另當別論。比如說加固方面，用整體式建模與實際是肯定不符合的。2、目前為止，鋼纖維混凝土的本構(gòu)關(guān)系基本成熟，可以不需要做試驗就可以去模擬，這已經(jīng)達到了我們預(yù)期的目的：用最少的錢做最多的事。而我上面所說的正如winner兄提的問題一樣：分離式建模的模擬參數(shù)從何而來？肯定是需要做試驗才能去模擬的，否則模擬結(jié)果可信度不高。但是使用了已經(jīng)成熟的本構(gòu)代替分離式建模模擬，就不需要做試驗了，這是我的本意。3、離散性問題，無論整體式模型還是分離式模型都是無法解決問題，但是分離式模型的離散程度遠比整體式的要大許