[发明专利]一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法

权利要求书

1.一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据UHPC-NC构件尺寸特征参数以及格构细观模型特性，确定格构节点分布范围、节点自由度以及单元尺寸大小，建立格构模型的框架，其中，所述格构模型包括格构节点以及格构节点之间相互连接的格构单元，所述节点自由度作为控制格构模型节点位置随机程度的指标，通过控制格构节点的分布范围对格构模型的整体形状进行控制；

根据UHPC和NC材料所使用的各组分材料级配，确定粗骨料以及钢纤维的关键特征参数；

基于随机分布算法和关键特征参数分别生成钢纤维和粗骨料的细观随机分布模型，并赋予格构单元对应的材料属性和单元属性，得到格构模型。

2.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法，其特征在于，所述UHPC-NC构件尺寸特征参数包括UHPC-NC组合结构的整体尺寸、UHPC部分和NC部分的分项尺寸以及UHPC和NC交界区的尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法，其特征在于，所述节点自由度为格构节点分布范围的边长与结构网格边长之比：

其中，n为节点自由度，l_m为结构网格长度，l_n为格构节点网格长度。

4.根据权利要求1所述的一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法，其特征在于，粗骨料的关键特征参数包括粗骨料粒径和数量，钢纤维的关键特征参数包括钢纤维数量。

5.根据权利要求4所述的一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法，其特征在于，所述粗骨料粒径基于下述方法确定：

步骤2-1-1)确定粗骨料累积分布函数：

其中，P_2d为二维粗骨料累积分布函数，d_m为最大粗骨料粒径，d₀为最小粗骨料粒径，d为粗骨料粒径；

步骤2-1-2)根据粗骨料累积分布函数确定不同粒径对应的骨料累积概率，得到粗骨料粒径范围和对应的比例。

6.根据权利要求5所述的一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法，其特征在于，在粗骨料占据混凝土二维截面的面积A_ca确定的情况下，粗骨料数量的确定方法包括以下步骤：

步骤2-2-1)在区间[0，1]内生成一个随机数z_i，并令z_i为第i个骨料的粒径所对应的骨料累积概率；

步骤2-2-2)根据粗骨料累积分布函数确定z_i所对应的骨料粒径d_i；

步骤2-2-3)累加已产生的粗骨料横截面积；

其中，A_i为累加第i个粗骨料后得到的粗骨料横截面积；

步骤2-2-4)判断粗骨料横截面积A_i是否超过粗骨料占据混凝土二维截面的面积A_ca，若是，则输出粗骨料不同粒径对应的数量，否则，累加当前粒径对应的粗骨料数量，并重复步骤2-2-1)-步骤2-2-3)。

7.根据权利要求4所述的一种UHPC-NC结构的细观格构模型建模方法，其特征在于，所述钢纤维数量根据UHPC构件的体积、钢纤维体积含量、钢纤维体积进行计算得到：

n_s＝V_Uρ_s/V_s

其中，n_s为钢纤维数量，V_U为UHPC构件的体积，ρ_s为钢纤维体积含量，V_s为钢纤维体积。