MATLAB二维混凝土细观模型的建立及静态力学数值仿真(2)
混凝土是一种非均质材料，主要由砂浆基质和嵌埋在里的骨料组成。它的细观结构更为复杂,每个组件都能直接影响其宏观力学性能。由于骨料形状并不规则、砂浆基体分布并不规律，混凝土材料呈现出了非均质性和各向异性。界面过渡区存在于砂浆基质和骨料之间,其中的水化产物与基质并不相同，它的结构相对松散，强度低，更容易出现裂纹。
物理和力学性能在骨料和骨料之间、硬化砂浆基质的不同部位之间都会存在着差异，而不同位置的界面过渡区间就更是如此。这些特性都表明了，混凝土不仅细观材料组成结构是非均质的，同时力学性能也为非均质。以当前的数学力学发展水平，运用解析方法还很难求出细观尺度下非均质混凝土材料损伤过程，而试验方法又受到细观尺度相关技术方面的制约，这使得混凝土材料破坏过程研究变得非常困难。而采用宏观和细/微观交互的研究方法，能够在物理机制上合理阐述混凝土宏观力学行为。目前，细观数值技术己经在该领域中成长为重要的发展方向。
基于对混凝土细观结构的理解，结合统计力学与细观损伤力学，国内外学者提出了许多研究混凝土损伤过程的细观数值模型。这类模型主要通过模拟混凝土破坏过程，尤其是再现裂纹产生、扩展至贯通的连续破坏演化过程，将非均匀的细观组织性能和宏观非线性力学行为联系起来，从而来得到混凝土材料的力学性能以及破坏机理，为结构设计真正实现精细化奠定了基石。可以看出，虽然在材料破坏机理的研究上面细观数值模拟已取得了许多的有益成果，不过这还远没有达到人们的期许，我们还需要进一步发展完善细观数值模拟技术，而这必须先强调细观物理研究的基础地位。
因为混凝土材料本身特别复杂，材料细观物理也涵盖了复杂多样的内容，主要包括：确定细观破坏演化准则的形式；选取细观层次下代表材料性能非均匀性的物理力学参数，另外由于细观试验技术条件制约，通常运用蒙特卡洛方法来确定非均匀的物理力学参数，如此的话在生成过程中各个力学参数间的差异与联系怎样纳入；如何在细观数值模型中呈现出界面过渡区特殊的性能与构造等等。因此，从细观物理的层面来看，细观数值模型仍需要不断改良。
1.2 细观混凝土的研究进展
1.2.1 混凝土侵彻问题的研究现状
1.2.2 混凝土细观力学模型研究现状
1.3 混凝土细观力学研究方法
于细观层面上，一般把混凝土视为是由骨料、界面和砂浆组成的多相非均质复合材料。常用宏—微观多尺度方法及细观力学方法研究其力学性能和破坏机理。
1.3.1 宏-微观多尺度研究方法
实际上，混凝土力学响应的复杂性和加载路径、研究对象的层次和尺度均有关联。在细观层次与尺度下我们可以清楚地观察到，在不同的激励下，混凝土材料裂纹的起始、发展、断裂、破坏和卸载的整个过程。在微观、细观、宏观等不同层次内都有越来越多的研究人员进行了大量探索与创新。然而，在不同层次中力学性状的相关关系，如用细观层次的研究成果来定量地描述宏观现象，人们还未可知。想要解决自微观层次至连续介质的尺度关联问题，必须先攻克有关于相邻两层次间的尺度关联问题。基本方法有:多尺度渐进展开方法、细观力学模型和均匀化方法。复合材料中有关多尺度关联模式的主要原理为:材料性能的计算与预测在微观到介观再到细观的过程中应用不同地数学模型双尺度均匀化方法，渐进地计算不同介观与宏观尺度下材料性能参数。而对于结构的力学及物理行为的计算与预测则从宏观平均场方程着手，自宏观到介观再到微观，应用多种数学模型的多尺度逐级展开技术，递进地计算出来宏观、介观及细观尺度下的力学、物理参量的局部增降。