流变损伤模型预测3D打印混凝土可建造性(2)

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流变损伤模型预测3D打印混凝土可建造性(2)

时间：2023-08-09 10:07 来源：随机损伤力学理论与应用作者：admin 阅读：次

图5 直墙打印试验的模拟云图

左：打印19层时的损伤分布

中：打印19层时的侧向位移/mm

右：破坏时的侧向位移/mm

图6 直墙打印试验的破坏情况

图7 直墙打印试验的模拟结果

左：Mises应力沿高度变化

右：侧向位移沿高度变化

最后，利用单轴受压试验标定的模型参数对圆筒打印试验进行模拟研究。打印圆筒由于筒底损伤过大而发生整体坍塌破坏，模拟结果与试验结果较为接近。此外，如果在模拟中忽略打印材料的徐变效应，将显著低估打印试件的径向变形，说明混凝土的徐变变形会对圆筒试件的打印行为产生不容忽视的影响。

图8 圆筒打印试验的应力-应变曲线对比

图9 圆筒打印试验的模拟云图

左：打印30层时的损伤分布

右：打印30层时的径向位移/mm

图10 圆筒打印试验模拟径向位移沿高度变化

左：模拟结果与试验结果对比

右：考虑与不考虑徐变效应对比

研究结论

建立了一类3D打印混凝土的流变损伤模型，用以描述混凝土打印过程的力学行为；

为考虑混凝土在打印过程中的流变行为，引入了触变模型，反映了宏观力学参数随着材料内部结构化程度的提高而不断变化；

发展了上述模型的数值求解算法，结合通用有限元软件平台，实现了对3D混凝土打印过程的有效模拟；

徐变试验、直墙打印试验和圆筒打印试验的模拟结果表明，本文模型能够较为准确地预测打印混凝土试件的可建造性能。

近年来，随着智能建造的蓬勃发展，土木工程领域迎来了转型升级的契机。智能建造专业体系的建立，有前沿交叉的显著特征，同时也需要基础性研究工作的有力支撑。从这个角度出发，本课题组尝试从智能建造力学基础的角度开展了相关研究工作。这一思路还是得到了学界同仁的认同，本论文评审过程中就得到了审稿专家的高度评价，审稿专家建议Automation in Construction期刊应该多发表该类论文（“It should be encouraged to have more papers like this to diversify the current topic range in AutCoN”）。

若审稿专家是圈上同仁好友，看到此推送后敬请私信告知，笔者当略备小酌。

论文作者信息

王晴，中国海洋大学讲师、博士后，

邮箱：wangqing4716@ouc.edu.cn
任晓丹，工学博士，同济大学教授，博士生导师
李杰，中国科学院院士，同济大学特聘教授，上海防灾救灾研究所所长

DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2023.105037

论文参考文献格式:
Wang, Q., Ren, X. D., Li, J. Damage-rheology model for predicting 3D printed concrete buildability. Automation in Construction, 2023: 105037.

(责任编辑：admin)

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