混凝土材料力学特性的近场动力学模拟开题报告

1. 研究目的与意义

作为最广泛的建筑材料之一，混凝土的力学行为与破坏机理一直是学术界和工程界关注的热点。混凝土是一种由不同组分构成的非均匀且不连续的多相复合材料，由于内部结构过于复杂导致混凝土在宏观尺度显示出与金属材料不同的破环特性。然而，传统的力学模型和数值方法在描述混凝土微缺陷的演化，宏观裂纹的萌生以及裂纹间相互作用等方面一直存在着模型的科学性以及计算精度和效率等方面的困难，且难以克服。基于此，本研究引入近场动力学方法。近场动力学是一种新兴的基于非局部作用思想建立模型、通过求解空间积分方程描述混凝土力学行为的方法，它兼有分子动力学方法和无网格方法的优点，避免了基于连续性假设建模和求解空间微分方程的传统宏观方法在面临不连续问题时的奇异性，又突破了经典分子动力学方法在计算尺度上的局限，在宏、微观不连续力学问题分析中均表现出很高的求解精度和效率。

2. 研究内容和预期目标

内容：基于国内外学者对混凝土材料结构的破坏问题的研究成果，从断裂力学、损伤力学、细观力学及近场动力学四个方面，对混凝土的力学性能和细观结构进行总结和评价。学习近场动力学理论，对已有近场动力学模型进行研究和学习，并运用近场动力学理论，构建混凝土材料的PD模型，通过对混凝土进行简单的拉、压等数值试验，对混凝土典型的力学行为进行模拟，在此模拟基础上，研究混凝土的破坏过程及形态，记录微裂纹萌生，扩展至整个混凝土破坏的全过程，并指出近场动力学建模模拟混凝土破坏过程的优势和不足。

目标：熟悉了解目前国内外学术界及工程界对混凝土材料力学特性的近场动力学模拟的研究现状，学习并基本掌握近场动力学的基本思想和混凝土数值模拟方法，用近场动力学方法准确描述混凝土的力学特性。

3. 研究的方法与步骤

基于已有文献，了解目前国内外学术界及工程界对混凝土材料力学特性的近场动力学模拟的研究现状和成果。

在前期积累的基础上，学习并基本掌握近场动力学的基本思想和混凝土数值模拟方法。

熟悉掌握pd方法，并用近场动力学方法构建混凝土宏细观本构模型，运用数值试验模拟，准确描述混凝土的力学特性。

4. 参考文献

[1]黄丹,章青,乔丕忠,沈峰.近场动力学方法及其应用[j].力学进展,2010,40(4):448-459.

[2]sillingsa.reformulationofelasticitytheoryfordiscontinuitiesandlong-rangeforces[j].journalofthemechanicsandphysicsofsolids,2000,48(1):175-209.

[3]wecknero,abeyaratner.theeffectoflong-rangeforcesonthedynamicsofabar[j].journalofthemechanicsandphysicsofsolids,2005,53(3):705-728.

5. 计划与进度安排

[1].2月29日—3月20日文献检索，提交开题报告

[2].3月21日—4月24日论文研究，提交外文翻译初稿

[3].4月25日—5月29日论文研究，提交论文初稿