基于ＡＢＡＱＵＳ的钢筋混凝土柱抗震数值模拟分析

为了研究ＡＢＡＱＵＳ软件中实体单元和纤维梁单元在不同破坏模式下（ＲＣ）柱滞回性能数值模 拟的适用性,从美国ＰＥＥＲ数据库中收集了９根钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验数据,柱试件分别 发生了弯曲、弯剪或剪切不同模式的破坏。在ＡＢＡＱＵＳ中分别建立柱试件的实体单元模型和纤维梁单 元模型并进行往复荷载作用下ＲＣ柱滞回性能的数值模拟,将模拟结果与试验数据进行了对比分析。 结果表明:对于弯曲破坏ＲＣ柱,适合采用纤维梁单元模拟,而对于弯剪破坏和剪切破坏ＲＣ柱,基于实 体单元的模拟结果与试验结果更为接近;纤维梁单元能够更准确地模拟ＲＣ柱滞回曲线的捏拢效应。     

弹塑性损伤蠕变模型的有限元数值实施

利用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ为平台,采用隐式应力积分回映算法编制了ＵＭＡＴ子程序。对不同围压下的三轴压缩试验和蠕变试验进行有限元数值模拟,并与试验结果进行对比分析,结果表明所编写的本构模型数值模拟结果与试验结果非常接近,可以有效反映软岩的力学特性,丰富了ＡＢＡＱＵＳ的材料库。采用该模型对地下开挖进行数值计算,得到了岩体表面的位移关系和洞口顶部的下沉随时间的变化规律,结果表明该子程序是正确和可信的,可以为地下工程分析提供合理的建议。     

锚杆对隧道衬砌工后应力及位移的影响研究

为了研究流变后锚杆对衬砌的应力、位移的控制,采用Ｂｕｒｇｅｒｓ模型的松弛剪切模量Ｐｒｏｎｙ级数 形式,确定其在ＡＢＡＱＵＳ中粘弹性本构输入参数,使用ＡＢＡＱＵＳ对某五心圆隧道进行了不同锚杆支护下 围岩流变后衬砌应力及位移的数值模拟及系统分析。结果表明锚杆支护对衬砌应力增长有明显的控 制,可使衬砌应力比无锚杆支护时减小２４．３１％,但是对位移增长控制并不明显,仅减小１．３０％。在Ｖ级 围岩中,锚杆长度在４ｍ以内时,增大锚杆长度可以有效地改善锚固效果,为考虑岩石流变情况下的围 岩锚固研究提供了参考。     

钢骨超高强混凝土框架结构恢复力模型研究

鉴于目前缺乏钢骨超高强混凝土（ＳＲＵＨＳＣ）框架结构的恢复力计算模型,基于ＳＲＵＨＳＣ框架结构低周反复加载试验结果,提出了考虑加载循环退化效应的ＳＲＵＨＳＣ框架结构恢复力模型,运用ＭＡＴ- ＬＡＢ编写了相应的计算程序。通过对比Ｐ－Δ滞回环以及等效黏滞阻尼系数ｈｅｑ、耗能比ζ、功比指数Ｉｗ三个抗震耗能参数的模拟值与试验值,结果表明,滞回环及各参数的吻合度均较好,该恢复力模型可较为准确地反映ＳＲＵＨＳＣ框架结构的主要受力特征,可为ＳＲＵＨＳＣ框架结构的抗震性能研究提供一定的理论依据。     

L形混凝土偏心受压柱力学性能数值分析

异形柱与矩形柱相比有明显的优势。为了研究Ｌ形混凝土偏心受压柱的性能,采用非线性有 限元软件ＡＢＡＱＵＳ,对其受力性能进行模拟分析。建立了Ｌ形混凝土柱的有限元模型,计算值与试验值 吻合较好。利用该模型研究了偏心距、荷载加载角度,对Ｌ形混凝土偏心受压柱受力性能的影响。结果 表明偏心距及荷载加载角度对Ｌ形混凝土柱受力性能均影响较大。     

水闸基础灌注桩竖向承载力的判定方法对比研究

以某水闸基础的２根灌注桩为对象分别采用ＡＢＡＱＵＳ数值模拟、高应变试验以及基于地勘资 料的规范方法,对灌注桩在竖向荷载作用下桩侧摩阻力、桩端阻力、桩轴力、桩顶位移和极限承载力等方 面进行对比分析。研究表明高应变试验、数模计算和基于地勘资料推求的桩基承载力结果较为接近,以 高应变结果为基准,数模计算与之相差６．５１％,基于地勘资料推求结果相差２２．０９％。说明基于 ＡＢＡＱＵＳ数值模拟能实现灌注桩全过程的竖向承载性能模拟,达到快速、基本准确地确定灌注桩承载 力。     

浆锚连接集束配筋装配式柱抗震性能数值模拟分析

通过有限元软件ＡＢＡＱＵＳ建立浆锚连接集束配筋装配式柱在循环荷载下的有限元计算模型，并将模拟计算结果与试验进行对比分析，研究装配式柱构件抗震性能，分析了轴压比、搭接长度以及搭接间距等因素对柱构件承载性能和耗能性能的影响。模拟结果表明:模拟所得滞回曲线与试验数据吻合较好，且试件均为弯曲破坏模式；随着轴压比的增加，其水平承载能力增大，但延性性能降低；随着搭接长度的增大，其承载性能和耗能性能先增加，后缓慢提升，表明适量增大搭接长度可提高构件抗震性能；而随着搭接间距的变化，各模型的承载能力变化不大，说明此因素对滞回性能影响较小。通过数值模拟分析，模拟结果可以对试验数据进行验证，并进行拓展分析，以便更全面地进行概括分析，得出结论。     

抗冲切元件对板柱节点受力性能的影响

为了研究不同抗冲切元件对板柱节点的破坏形态、刚度和延性的影响,用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件 对配有六种不同抗冲切元件并受不平衡弯矩作用的板柱节点进行有限元分析,研究结果表明:抗冲切锚 栓不仅能有效的提高节点的受冲切承载力,又能改善节点延性;普通抗冲切剪力架可明显提高节点抗冲 切性能,腹板开洞的剪力架可改善节点的延性。设抗冲切元件后,各试件实现冲切面的外延,破坏面发 生在元件内或元件外,对板柱节点实际工程施工提供理论指导。     

基于螺栓连接的装配式钢筋混凝土梁柱节点抗震性能研究

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种基于局部钢套筒与混凝土组合结构形式的梁柱节点,通过螺栓来实现构件间的可靠连接,对其进行了拟静力试验研究,在试验研究的基础上通过ＡＢＡＱＵＳ软件对结构节点在低周往复加载作用下进行数值分析,并与试验数据进行对比,验证有限元分析的合理性。并采用所建模型增加影响参数范围,分析了相同轴压比下梁纵筋配筋率、端板厚度、加劲肋设置以及螺栓数量对试件的刚度、屈服荷载和极限荷载、耗能等性能的影响。研究结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合较好;纵筋配筋率增加时,节点的承载力、刚度显著提高,但延性和耗能能力降低;通过设置加劲肋,节点的极限承载力、延性、等效黏滞阻尼系数均提高;合理的选择端板厚度,可以使梁内钢筋、预埋的端板和混凝土协同工作,增强节点抗震性能;减少一定数量的螺栓,构件仍能保持可靠连接。     

考虑黏土应变软化的拖曳锚极限承载力数值分析

基于ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件,采用耦合的欧拉－拉格朗日方法建立三维有限元模型,计算拖 曳锚极限承载力,计算结果与已有研究结果吻合较好;通过用户子程序ＶＵＳＤＦＬＤ来实现软化模型,通过 改变不同的软化参数,研究了黏土应变软化对拖曳锚极限承载力的影响。研究发现拖曳锚峰值承载力 几乎不受黏土应变软化的影响,但是其残余承载力受应变软化影响较大。     

地震中土体强度对抗滑桩变形和嵌固深度的影响

不同碎石土滑坡存在不同的强度差异。通过物理模型实验和数值模拟实验,分析了在地震荷载作用下不同土体强度抗滑桩支护滑坡的响应过程,得出:增大土体的强度,有利于发挥抗滑桩的抗滑作用,抗滑桩抗震效果较好,但是也存在一定程度的浪费;而减小土体强度,抗震效果并不好。利用ANSYS动力有限元程序,结合强度折减动力分析法,总结并建立了嵌固深度与土体强度设计值凝聚力、内摩擦角的相互作用计算模型和经验判别式。其设计方法和研究思路可为以后的相关研究提供借鉴和参考。     

格栅状搅拌桩复合地基静载试验数值模拟研究

目前关于格栅状搅拌桩复合地基工作性状的研究工作相对较少,对其变形机理不甚了解。在兴隆水利枢纽格栅状搅拌桩复合地基现场载荷试验成果的基础上,考虑桩-土之间的相互接触,建立考虑搅拌桩-土共同作用的三维有限元模型,数值模拟复合地基群桩现场试验的实际加载过程。通过对比口字型群桩试验与数值模拟的P-S曲线,验证了数值方法及参数取值的正确性;分析了桩身轴力、桩间土的竖向应力及桩侧摩阻力等变化规律,研究了桩体与土体的荷载分担过程关系,获得桩身轴力及摩阻力分布规律;根据竖向平衡方程,推导得到平均桩端阻力和侧阻力,研究可为工程设计提供参考。     

土工格栅加筋砂土三轴试验离散元细观分析

以室内单层加筋三轴试验结果为基础,建立离散元PFC3D三轴试验数值模型,并与室内三轴试验结果进行验证对比,分析加筋层数变化对抗剪强度指标及细观参数的影响,探讨加筋土接触力的变化规律及筋材加筋作用的宏细观机理。研究结果表明:加筋三轴试样的峰值强度、黏聚力和内摩擦角随着加筋层数的增加而增大,但是其增幅会逐渐减弱,并且三轴试样在低围压条件下的加筋效果比高围压时要显著。三轴试样颗粒滑动比的数值随着轴向应变的增加发生了显著的起伏变化,反映三轴试验过程中发生了明显的接触滑移和旋转现象。由于筋材的摩擦嵌固约束作用,加筋试样中部区域的孔隙率和滑动比数值相对波动较小,对应中部外侧周围的接触力明显小于纯砂三轴试验情况,加筋材料发挥了扩散应力增强约束砂土的加筋作用。     

预应力钢骨超高强混凝土梁抗弯性能非线性分析

为全面了解预应力钢骨超高强混凝土梁的受力性能,采用ANSYS对预应力钢骨超高强混凝土梁在静力荷载作用下的抗弯受力过程进行数值模拟分析,并与试验结果进行比较。结果表明,该模型所得的开裂荷载、极限荷载、钢筋屈服荷载以及荷载位移曲线与试验结果接近,验证了有限元模型的正确性。模型为预应力钢骨混凝土结构的非线性分析提供了一种较为准确的数值模拟方法。     

MARC软件在钢筋混凝土结构开裂分析中的应用与二次开发

在大型通用有限元软件MARC提供的数值计算环境和二次开发接口的基础上,引入了混凝土的三折线软化模型,模拟钢筋与混凝土相互作用的双弹簧模型,建立了一个适合于进行钢筋混凝土结构开裂分析的数值模型,将其应用于三峡泄洪坝段深孔的非线性分析中,取得了较好的计算结果。     

混凝土梁四点弯曲试验的并发多尺度区域分解法模拟

损伤在准脆性混凝土材料的非线性力学特性中占有重要地位。但有限单元法计算采用局部损伤模型时存在网格敏感性和零能耗问题。同时,传统单一网格有限元模型难以对构件的线弹性区域和非线性区域进行区别处理,无法将有限的计算资源集中在重点关注区域。通过局部子区域预设高精度有限元网格和引入尺度间线性多点约束法,实现并发多尺度方法和整体有限元撕裂对接法的结合,采用隐式梯度损伤模型描述混凝土材料的非线性本构关系,运用双重组装并行直接求解法进行模型的大型线性方程组求解,完成了混凝土损伤失效分析的并发多尺度区域分解模型构建。将该模型用于混凝土单边切口梁的四点弯曲试验模拟,并对可能损伤的纯弯拉区域分别采用了3种不同尺寸的有限元网格计算。算例分析表明,模型合理可靠且不具网格敏感性,能够重现混凝土的损伤失效全过程,可为混凝土构件开展损伤失效全过程分析提供多尺度数值模拟技术支持。     

高港枢纽二线船闸地连墙板桩结构整体数值模拟

针对建设中的泰州引江河高港枢纽二线船闸工程,基于ABAQUS平台建立了船闸地连墙板桩结构整体分析的有限元模型,预测锚碇桩、地连墙的变形性态以及拉杆在施工期不同阶段的内力状态。利用ABAQUS的用户子程序功能开发了相应的邓肯-张材料本构模型模拟土体填筑和开挖过程中的应力-应变特性,采用指数型的接触本构关系模拟地连墙与土体之间的相互作用。有限元分析计算结果与现场实测结果对比表明,所建立的整体分析模型能够准确地预测施工期不同阶段锚碇桩、地连墙的变位情况以及拉杆的内力情况。     

考虑承台刚度的复合桩基承载性状分析

以桩筏基础为对象,考虑承台刚度的影响,将桩、土及承台视为一个相互作用的复合桩基体系,通过Goodman接触单元模拟桩土界面接触摩擦作用和土体的非线性特性,采用三维有限元数值方法对桩筏基础进行系统地分析,研究桩筏基础的承载机理.首先验证了Goodman接触单元模拟在桩土接触中的可行性,然后研究了桩筏基础中桩项反力、桩身轴力及桩侧摩阻力的分布规律与特性,最后考虑了承台刚度对桩筏基础的影响,得出了一些有意义的结论,为复合桩基的理论分析及工程设计提供理论依据和借鉴.     

基于比例边界有限元广义形函数方法模拟混凝土裂纹扩展问题

本文提出了考虑侧面荷载存在的比例边界有限元广义形函数。该广义形函数具有自然满足单元交界面连续性的优点,采用该方法研究了混凝土黏聚裂纹的扩展问题。在裂纹扩展步中采用线性渐进叠加假设,在断裂过程区,裂尖单元以及非裂尖单元中的黏聚力采用广义形函数以等效荷载的形式统一施加在单元节点上,比以往的插入界面单元或者特解方法来模拟断裂过程区的黏聚力更为简便。另外,本文采用多边形比例边界有限元网格重划分技术对混凝土裂纹扩展问题进行数值模拟,并通过两个典型算例进行了验证。对裂纹扩展路径、荷载-位移曲线以及黏聚力分布进行了分析比较,并对网格敏感性进行了研究,结果表明采用SBFEM广义形函数方法模拟混凝土黏聚裂纹扩展具有准确性和高效性。     

抽水蓄能电站保压蜗壳复合结构非线性接触分析

针对抽水蓄能机组充水保压蜗壳联合承载结构的受力特性,考虑到钢蜗壳与外包混凝土间的接触传力关系,基于ABAQUS程序平台,引入一种新的不同材料交界面接触单元模型,对某水电站机组蜗壳结构进行非线性接触分析,并将其计算结果与传统简化模型的有限元计算成果及实测资料作比对分析。结果表明:接触单元模型计算成果与实测值较吻合,其更符合工程实际,较好地揭示了充水保压蜗壳复合结构的真实力学行为规律,验证了考虑接触单元模型的合适性,亦为蜗壳结构的优化设计提供了可靠的科学依据。