基于严格匀质化理论砌体细观力学模型数值模拟

The relation between the meso-mechanical properties and the macro-mechanical properties can be established by homogenization method as an effective multi-scale procedure. Theory of regular tessellation will be leading in to surface decollate and element deconstruct. Theory system of surface dividing of masonry is performed，which supplies theoretical basis of geometric dividing to strict homogenization； ln this study, the mechanical properties of mortar, brick and mortar interface are studied, and the elastoplastic constitutive model is established; Studying on the difference of basic element boundary conditions of different masonry models, general boundary conditions for the basic elements of periodic materials and the elastic matrix and displacement function of RVE element will be constructed in order to get the meso-mechanical analysis model of masonry. The ANSYS software masonry structure analysis module will be built through making a numerical analysis program for meso- mechanical model of masonry. The contact surfaces of brick and mortar, brick, mortar joint are respectively simulated, so the stress distribution of the structural details can be obtained. It is very necessary to analyze the structural detail in maintenance and reinforcement, because the ancient buildings of brick masonry are precious. Project research can provide effective analysis means for the maintenance and reinforcement of masonry ancient buildings in our country, to protect the ancient buildings in the greatest extent.

匀质化方法是一种有效的多尺度计算方法，能够建立细观力学性能与宏观力学性能的联系。项目引入契合理论，对不同砌筑模式砌体进行平面分割解构，建立类周期砌体平面分割理论体系，为匀质化单元几何分割提供理论依据；对砂浆、砖和砂浆界面受力破坏性能进行深入研究，建立砌体细观层次材料弹塑性本构模型；研究不同砌筑模式砌体基本组元边界条件的差异，建立类周期性材料基本组元普适性边界条件，构造RVE单元的弹性矩阵和位移函数，建立砌体细观力学分析模型；编制砌体细观力学模型数值分析程序，形成ANSYS软件砌体结构分析模块。项目研究的砌体细观力学模型将砖、灰缝以及砖与灰缝的接触面分别建模进行模拟，能得到结构细部的应力分布。砌体古建筑的一砖一瓦都弥足珍贵，维修加固时对结构细部的精细分析十分必要。项目研究可以为我国砌体古建筑维修加固提供有效的精细化分析手段，最大限度地保护古建筑。

匀质化方法是一种有效的多尺度计算方法，能够建立细观力学性能与宏观力学性能的联系。项目建立了砂浆单轴受压本构模型，研究了砂浆单轴受压尺寸效应律；设计并开展了剪压复合作用下块体-砂浆界面力学性能试验，建立了砖与砂浆界面粘结滑移本构模型，进行了基于精细化数值分析模型砖砌体受剪性能有限元分析；基于契合理论进行了砌体契合解构，选取了砌体匀质化最佳基本组元；推导了砌体基本组元的基本方程，建立了了不同砌筑方式下砌体严格匀质化模型，根据正交各向异性弹性矩阵计算得到砌体RVE各项等效参数；考虑了块体、砂浆、界面以及砌筑方式对砌体破坏准则的影响，基于复合材料力学理论推导了砌体RVE与其组成材料之间的应力关系，建立了匀质化砌体细观层次破坏准则。砌体古建筑的一砖一瓦都弥足珍贵，维修加固时对结构细部的精细分析十分必要。项目研究为我国砌体古建筑维修加固提供有效的精细化分析手段，最大限度地保护古建筑。.项目引入契合理论，对不同砌筑模式砌体进行平面分割解构，建立类周期砌体平面分割理论体系，为匀质化单元几何分割提供理论依据；对砂浆、砖和砂浆界面受力破坏性能进行深入研究，建立砌体细观层次材料弹塑性本构模型；研究不同砌筑模式砌体基本组元边界条件的差异，建立类周期性材料基本组元普适性边界条件，构造RVE单元的弹性矩阵和位移函数，建立砌体细观力学分析模型。项目研究的砌体细观力学模型将砖、灰缝以及砖与灰缝的接触面分别建模进行模拟，能得到结构细部的应力分布。砌体古建筑的一砖一瓦都弥足珍贵，维修加固时对结构细部的精细分析十分必要。项目研究为我国砌体古建筑维修加固提供有效的精细化分析手段，最大限度地保护古建筑。