基于多尺度方法的高性能混凝土自收缩机理研究

本项目首先全面考察了基体微观结构的分形几何特征，包括体积分形、孔隙-固相界面分形以及固相质量分形，提出了模拟分形微观结构的一般化方法。其次，结合MIP测试结果，本项目进一步阐明固相分形是基体中最有可能存在的分形模式，基于一般化分形方法，提出了模拟微观结构的固相分形模型。最后，本项目在模拟基体分形微观结构的基础上，提出结合有限元方法预测基体的弹性模量，为进一步阐明混凝土的收缩机理做铺垫。 2100433B

相较于普通混凝土，高性能混凝土兼顾优异的强度和耐久性。由于胶凝材料含量高，高性能混凝土存在一个不容忽视的问题，即水化早期的自干燥效应及其导致的自收缩行为。由于材料本身的复杂性，高性能混凝土自收缩的机理研究还存在一定的不足。本项目结合水泥水化模型和多孔介质力学模型，基于多尺度方法深入探讨高性能混凝土自收缩的内在机理。本项目对于确保高性能混凝土材料的耐久性和服役寿命具有重要意义。

我国桥梁结构正面临复杂服役环境和多灾害荷载共同作用所导致的损伤加速演化的进程，应该 治结构之未病、防患于未然。本课题试图将桥梁健康监测和结构多尺度损伤预后结合起来，研究桥梁结构多尺度损伤预后过程中环境因素和结构参数的不确定性描述，研究桥梁结构多尺度损伤模拟、损伤模型修正及模型确认方法，建立基于模型的桥梁结构多尺度损伤预后方法；进一步地，研究基于小波神经网络技术的数据驱动损伤预后方法，建立联合基于模型和数据驱动的桥梁结构多尺度损伤预后综合方法；以独塔斜拉桥模型的地震模拟振动台试验和实桥健康监测系统验证平台，来验证上述多尺度损伤预后方法的有效性和可靠性。本课题研究成果可用于预测预报桥梁结构的安全可靠性和潜在损伤的危害，指导桥梁预防性养护决策，对桥梁健康监测和安全评估具有重要的理论意义和实用价值。

运用量子力学（QM）、经典分子动力学（MD）、半经验量子MD和从头算MD以及耗散粒子动力学（DPD）等理论方法，对多系列含能化合物（如硝基、硝胺和硝酸酯类）分子、典型含能晶体（如TATB、HMX、RDX、CL-20和PETN等晶体）以及多类型含能复合材料（如以TATB、HMX和RDX为基与多功能高聚物组成的多类高聚物粘结炸药），分别地进行系统的微观与介观尺度的计算和模拟，研究它们在不同温度和不同强度冲击波作用下的分解反应和起爆机理；考察组成、结构、相互作用能、力学性能与感度特性之间的联系；探索内部和外界条件对含能分子、晶体和复合材料的致钝效应的影响，揭示致钝机理，建议致钝方法。通过本项目研究，不仅要发现许多新的现象和规律，提高基础理论学术水平；还要为含能材料的安全使用和高能钝感含能材料的设计和制备提供参考或指导。