《Maturitas》：Micromechanical modeling of the nonlinear behavior of lightweight aggregate concrete – failure under multiaxial loading conditions
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本文提出了一种结合增量平均场均匀化理论与连续损伤力学的细观力学模型，用于预测轻骨料混凝土（LWAC）在单轴及多轴荷载下的准脆性行为。该模型引入虚构等效夹杂物（FEI）概念简化不同密度骨料的建模，并通过考虑三轴度与孔隙率的约束系数提升多轴响应精度，为轻质混凝土结构设计提供了高效计算工具。
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Classical linear MFH of two-phase composites
假设在固定笛卡尔坐标系中存在宏观材料点x?，其应变场ε?(x?)和应力场σ?(x?)已被定义。在微观尺度上，点x?与代表体积单元（RVE）相关联，该单元具有明确材料异质性。如Nemat-Nasser和Hori所述，合适的线性位移或牵引边界条件可确保...
Finite element setup
基于Abaqus/Standard开发了三维有限元（FE）模型，用于模拟混凝土立方体在多种荷载条件下的力学响应。试件几何为100×100×100 mm3的立方体，采用线性六面体C3D8单元离散，该单元在计算成本和应力-应变场解析精度间取得了良好平衡。边界条件通过约束一至三组正交面施加以抑制...
Results
用于验证所提细观力学模型的实验主要源自Sheerer的研究，该工作探究了含膨胀粘土骨料的高性能轻质混凝土的承载行为。研究考虑了三种混凝土类型——LWC0、LWC1和LWC2。LWC0由水泥净浆与普通重量砂（NWS）及轻质膨胀粘土骨料（LWA1，密度=1.57）组成。
Discussion
单轴压缩模拟对三种轻质复合材料的弹性行为展现出良好的预测精度，杨氏模量和泊松比ν = -ε2/ε1均得到较好估计（图7）。此一致性可归因于Eshelby等效夹杂物问题解的有效性，该解成功捕捉了复合材料内的细观力学相互作用。预测结果直至破坏阶段均保持可靠，呈现出...
Conclusions
开发了一种细观力学模型，用于预测含膨胀粘土（EC）骨料的轻骨料混凝土（LWAC）在多轴加载下的非线性准脆性行为。该方结合了增量平均场均匀化方案（捕捉基体-骨料相互作用）与相层面的连续损伤力学，能够详细描述水泥基体中损伤的起始与演化。
本研究的主要贡献包括：
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° 提出虚构等效夹杂物（FEI）概念，实现基于密度的骨料表征；
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° 引入约束系数，显式考虑孔隙率与应力三轴度效应；
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° 集成断裂能正则化技术，确保破坏预测的网格无关性。
