基于CT扫描的Abaqus细观混凝土三维重建模拟

计算机断层扫描(CT)可以无损获取混凝土试件内部结构图像,并以一系列横截面的形式显示混凝土的内部结构。本文介绍一种基于混凝土CT断层扫描图像在Abaqus有限元软件内进行三维混凝土细观模型的建模方法,实现混凝土粗骨料及砂浆的三维重构并对其采用塑性损伤模型(CDP)进行有限元模拟。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图1


首先采用X射线CT技术获取混凝土的断层扫描图像数据。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图2


在Abaqus CAE软件内,采用AbyssFish CT2Model 3D V1.0插件对CT断层扫描文件在Abaqus内进行细观混凝土三维重建。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图3


三维重建的混凝土细观模型包括粗骨料、砂浆基体双相材料。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图4


由于在混凝土中粗骨料强度远高于砂浆部分,混凝土在发生破坏时粗骨料一般不断裂,因此模型中仅对砂浆部分设置混凝土损伤塑性(Concrete Damaged Plasticity)材料参数。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图5


对模型添加分析步,并设置场输出及历程输出。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图6


添加载荷,混凝土模型上表面指定一个位移,对下表面添加约束,以模拟混凝土试件的单轴受压状态。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图7


创建并提交作业,查看混凝土细观模型的破坏结果。

ABAQUS基于CT断层扫描的细观混凝土三维重建数值模拟的图8


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