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结构跨尺度损伤力学模型与仿真方法

计算流体力学、多场耦合、生物力学、动力学等 > 多尺度建模与分析

在大型工程结构中，材料内部微、细观损伤与整体结构的尺度存在显著差异，使得传统单一尺度上的损伤分析，难以准确描述结构材料内部微、细观损伤跨尺度演化规律与结构整体劣化之间的联系。应对此类工程结构安全性分析的需要，研究大型工程结构微、细观损伤机理，本文致力于在多尺度框架下寻求解决大型工程结构中损伤跨尺度演化致结构失效过程的模拟和分析问题。并以钢筋混凝土结构和钢结构为例，研究了两类结构从易损区域材料微、细观损伤演化→关键构件力学性能的劣化→关键构件失效→结构整体失效这个跨越多个尺度过程的模拟与分析方法。分别建立了模拟钢筋混凝土结构损伤演化致失效过程的基于材料细观构造图像的多尺度跨层次自适应模拟方法，并以一钢筋混凝土柱和框架结构为例，验证了所发展方法的可行性与有效性；建立了模拟大型钢结构疲劳损伤演化过程的多尺度跨层次模拟方法。并以昂船洲大桥为例，验证了所发展方法的可行性。本文的研究成果预期为我国大型土木结构的防灾、减灾，全寿命安全性分析以及精细化设计与控制提供一种重要的数值研究手段。