文档名：3D打印混凝土的等效单元法有限元模拟
摘要：针对3D打印混凝土自身的层面特征和各向异性的力学性能,目前尚缺少有效的数值模拟方法对3D打印混凝土进行力学性能分析的现状,基于变形条件和力学平衡条件,推导出了3D打印混凝土各向异性等效单元的线弹性本构模型,并基于剪应力互等定理给出了3D打印混凝土的层面应力计算方法.以100mm×100mm×100mm的3D打印混凝土立方块体为研究对象,利用ANSYS有限元软件对3D打印混凝土立方块体进行了受力性能的数值模拟分析.结果显示:采用等效单元法得到的单元网格数量减少了64倍,位移结果的整体误差能够控制在1%以内,计算效率提高了430多倍.通过本文研究,采用等效单元法实现了具有层面特征的各向异性3D打印混凝土的有限元模拟分析,能够保证计算精度的前提下大幅度提高计算效率.
Abstract：Duetothelayercharacteristicsandanisotropicmechanicalpropertiesof3Dprintedconcrete,thereisstilllackingeffectivenumericalsimulationmethodforforceanalysisof3Dprintedconcrete.Inthispaper,thelin-earelasticconstitutiveparametersof3Dprintedconcreteanisotropicequivalentelementsarededuced,basedonthedeformationconditionsandmechanicalequilibriumconditions,andbasedontheshearstressreciprocitytheo-rem,thelayerstresscalculationmethodof3Dprintedconcreteisgiven.A100mm×100mm×100mm3Dprintedconcretecubicblockistakenasanexample.TheANSYSfiniteelementsoftwareiscarriedouttosimulatetheforceperformanceof3Dprintedconcrete.Theresultsshowthatthenumberofelementsobtainedbytheequivalentelementmethodisreducedby64times,theoverallerrorofthedisplacementresultscanbecontrolledwithin1%,andthecalculationefficiencyisincreasedbymorethan430times.Throughtheresearchinthispaper,thefiniteelementsimulationanalysisofanisotropic3Dprintedconcretewithlayercharacteristicsisrealized,whichcangreatlyimprovethecalculationefficiencyunderthepremiseofensuringthecalculationaccuracy.
作者：刘晓蓬 韩小凯 周晶 薛冰寒 Author：LIUXiaopeng HANXiaokai ZHOUJing XUEBinghan
作者单位：山东农业大学水利土木工程学院,山东泰安271018山东省交通规划设计院集团有限公司,济南250101泰山职业技术学院,山东泰安271000郑州大学水利与环境学院,郑州450001
刊名：桂林理工大学学报
Journal：JournalofGuilinUniversityofTechnology
年，卷(期)：2024, 44(1)
分类号：TU528.45
关键词：3D打印 混凝土 各向异性 层间弱面 力学性能
Keywords：3Dprinting concrete anisotropy weakinterlayer mechanicalproperties
机标分类号：O347TU312.1U416.217
在线出版日期：2024年4月16日
基金项目：国家自然科学基金3D打印混凝土的等效单元法有限元模拟[
期刊论文] 桂林理工大学学报--2024, 44(1)刘晓蓬 韩小凯 周晶 薛冰寒针对3D打印混凝土自身的层面特征和各向异性的力学性能,目前尚缺少有效的数值模拟方法对3D打印混凝土进行力学性能分析的现状,基于变形条件和力学平衡条件,推导出了3D打印混凝土各向异性等效单元的线弹性本构模型,并基...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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