6月17日从葡萄牙里斯本传回的消息，在刚刚结束的国际结构混凝土协会2021国际学术大会上（fib Symposium 2021），我院潘金龙教授课题组联合荷兰代尔夫特理工大学Mladena Lukovic助理教授课题组指导的两支团队在该会组织的混凝土结构数值模拟国际竞赛中分别获得了第1名（TUD-SLM团队：顾大伟、Shozab Mustafa）和第8名（SEU-SM团队：李冠华、姜波、钱臻旭）的好成绩。
图1 竞赛结果fib官方推文
本次竞赛有来自12个国家的23支队伍80名参赛者参赛。会议主办方于年初公布赛题要求，5月初公布实测材料性能参数，并开始接收各参赛队伍数值模拟预测结果及分析报告；5月中旬截止提交结果，并进行赛题规定的钢筋混凝土构件力学性能加载试验；6月中旬邀请5支代表队伍在fib年度学术大会上作口头报告，并在大会闭幕式上公布最终比赛结果。
国际结构混凝土协会(fib)，总部位于瑞士洛桑，由1953年成立的欧洲混凝土委员会(CEB)和1952年成立的国际预应力协会(FIP)在1998年合并而成，下设45个国家团组，拥有数千名个人和企业会员。协会旨在增进世界各国混凝土材料与结构方面的创新研究与交流合作，在世界范围内提升混凝土结构的技术、经济、美观和环保属性，增强混凝土结构的科学研究和实际工程应用。国际结构混凝土协会年度学术大会 (fib Symposium)是国际结构混凝土联合会(fib)主办的系列会议，也已成为混凝土材料和结构领域首屈一指的大型国际学术会议。除了学术报告和展览，每年一度的数值模拟盲测大赛也是该会议的重要组成部分。竞赛组委会于每年年初发布竞赛题目，并邀请世界范围内的高校、企业以及研究机构组队参与角逐。该赛事备受业界关注，“先模拟、后试验”的赛制流程，公正、客观的评审标准，广泛、深远的国际影响力，以及丰厚的奖金使其成为混凝土结构数值模拟领域的黄金赛事，也为评价现今数值模拟理论及工具的发展水平提供了客观的检验平台。
为呼应大会关于“混凝土结构——环境效益和性能的新趋势”的会议主题，本次竞赛题目为“预测钢筋增强再生骨料混凝土梁的力学行为”。赛制具体描述了一根钢筋增强再生骨料混凝土双跨连续梁的形状尺寸、配筋构造、材料配比、材料性能以及加载制度，参赛队伍可自行选择理论分析或数值模拟工具，并需在规定时间内提交分析报告，此后竞赛组委会进行赛制规定的混凝土梁的加载试验，并基于试验结果，对各参赛队伍预测的大梁承载力、变形、裂缝宽度、耗能以及书面报告质量5项进行打分，最终决出冠亚季军。
图2 本届竞赛题目
我院博士生顾大伟（东大-代尔夫特理工大学联合培养）和代大博士生Shozab Mustafa组成的TUD-SLM团队，采用自主开发的离散元计算程序TUD Lattice Model（代尔夫特格构模型），准确模拟了钢筋增强再生骨料混凝土梁的力学行为，在刚度、变形、承载能力、开裂模式、裂缝宽度以及破坏模式等方面均取得了准确的预测结果。
图3 采用代尔夫特格构模型建立的钢筋混凝土梁三维模型
TUD Lattice Model首先由代尔夫特理工大学Erik Schlangen教授提出，二十多年来不断完善和发展，并在模拟水泥基材料细微观尺度上的断裂行为方面取得了大量研究成果，然而在模拟宏观尺度钢筋混凝土结构的力学行为方面鲜有探索。顾大伟博士生在代尔夫特理工大学联培期间，在Erik Schlangen教授和Mladena Lukovic助理教授的指导下，和Shozab Mustafa博士生一起针对格构模型应用于宏观钢筋混凝土构件数值模拟中的关键难题开展了大量研究，提出了适用于格构模型分析的钢筋-混凝土粘结滑移关系与界面单元属性、混凝土材料本构与材料单元属性、干燥收缩与力学性能耦合方法等，并建立了完整的前处理和后处理流程与工具。完善后的格构模型可应用于各种复杂受力条件下的钢筋混凝土构件力学性能模拟，并可准确预测各级荷载下混凝土开裂位置以及裂缝宽度变化规律，为各类钢筋混凝土设施的结构设计以及耐久性评价提供了一种有力的数值分析手段。此次TUD-SLM团队的夺冠充分证明了将离散元方法中的格构模型应用于预测钢筋混凝土构件宏观力学行为的可行性，象征着格构模型从以往在微观、介观尺度上对材料性能的模拟向宏观构件及结构的模拟迈出了重要一步，也是对该团队研究工作的重要肯定。
图4格构模型裂缝预测结果
此外，我院博士生姜波、硕士生李冠华和钱臻旭组成的SEU-SM团队，基于通用有限元软件ABAQUS，较为准确模拟了钢筋增强再生骨料混凝土梁的力学行为，在峰值承载力、峰值位移、挠度、以及破坏模式等方面均取得了良好的预测结果,最终取得了第八名的好成绩。
图5 ABAQUS应变云图
我院学子在此次竞赛中的出色表现，彰显了团队的协作精神，也进一步提升了东南大学土木学科的国际影响力，同时为混凝土结构的数值分析方法提供了新的思路和途径。