概述 宏观或连续/工程尺度上，将混凝土建模为均质材料在大型结构（如桥梁和摩天大楼）的设计阶段是一个很好的近似。然而，在结构耐久性或完整性分析需要深入理解损伤起始和断裂演化的机制时，则通常使用具有非均质性的混凝土细观结构。界面过渡区（ITZ）是细观结构中的关键部分，在凝结过程中形成于骨料和砂浆之间。ITZ 的化学成分与砂浆相似但孔隙率更高，是机械性能差的薄弱区域。 相较于其他组分，ITZ 的厚度较小，对力学性能的实验测量和微观模型的计算都带来了挑战性。目前处理 ITZ 的四种方式：nCE 不使用粘聚力单元，即没有明确考虑 ITZ 而仅将潜在非弹性和损伤行为归因于砂浆；zCE 零厚度粘聚力单元；cCE 恒定有限厚度粘聚力单元，即独立于其他细观结构特征；vCE 可变有限厚度粘聚力单元，即厚度取决于其他特征（如骨料尺寸）。本研究通过有限元模拟评估四种 ITZ 表征混凝土在拉伸和压缩下的宏观行为及计算效率。 制备试样和模拟 制备砂浆和混凝土试样进行拉伸和压缩试验，其中直径 100 mm 高度 200 mm的圆柱体和 100 mm 的立方体试样用于压缩试验，长 90 mm 厚 25 mm 的狗骨形试样用于拉伸试验。使用尺寸为 6.3-10 mm 的石灰石作为粗骨料，骨料体积分数分别为 20%、30%、40%，砂浆和混凝土的水灰比（w/c）均为 0.49。 表：混凝土和砂浆的配合比设计 图：（a）混凝土和砂浆试样（b）压缩试验机（c）拉伸试验机（d）应变计（e）混凝土破坏（f）砂浆破坏 骨料和孔隙的形状对弹性参数及裂纹形态没有显著影响，为简化模型，本研究将混凝土 3D 细观模型中的骨料和孔隙均假设为球形。采用参数化建模方法在指定区域内生成随机分布且符合设定尺寸和形状的颗粒，代表试样的区域被细分为体素并输出一组 2D 切片图像。将图像数据导入 Simpleware 软件进行网格敏感性测试并生成高质量的四面体网格模型，在 ABAQUS 软件中进行有限元模拟。开发代码通过复制骨料和砂浆之间界面节点集插入粘聚力单元，cCE 模型中 ITZ 厚度为 0.25mm、0.5 mm，vCE 模型中 ITZ 厚度与骨料半径的比率为 […]
