非预应力筋对无粘结预应力混凝土梁性能影响分析

为跟踪无粘结预应力混凝土梁的全过程响应,建立了一种基于法平面弧长算法的有限元模型。该算法能较好地处理梁加载过程的响应变化,可穿越梁破坏前可能出现的极值点问题。设计了7根含有不同非预应力筋配筋率的无粘结预应力混凝土梁,利用提出的数值模型对这些梁进行非线性全过程分析。分析结果表明,没有配置受拉区非预应力筋的无粘结预应力混凝土梁的弯曲性能非常不理想,在梁内配置少量的受拉区非预应力筋,能极大改善梁的性能;随着非预应力筋配筋率的提高,无粘结部分预应力混凝土梁的开裂刚度和极限承载能力有显著提高,而后弹性挠度以及无粘结预应力筋极限应力则明显降低。     

任意截面预应力混凝土细长柱的非线性分析

提出了轴力和双向弯曲作用下任意截面混凝土和预应力混凝土细长柱的非线性有限元计算模型。分析时既考虑了由单元变形和轴力二次矩引起的几何非线性效应,也考虑了由材料非线性应力应变关系和截面刚度矩阵引起的材料非线性效应。推导了非线性全过程分析的标准有限元公式,得到的单元刚度矩阵可分割成三个子矩阵,分别反映了材料非线性、材料非线性和单元大位移的耦合、轴力二次矩等三种不同的非线性作用效应。计算分析结果和试验结果吻合较好。     

有效预应力对无粘结预应力梁受力性能的影响

利用有限元方法,研究了有效预应力对无粘结预应力混凝土梁受力性能和无粘结预应力筋极限应力增量的影响.设计了以有效预应力值为变量的分别承受跨中单点集中荷载以及均布荷载作用的无粘结预应力混凝土梁,利用建立的有限元模型对这些梁进行非线性全过程分析.结果表明,随着有效预应力的提高梁的开裂荷载和开裂弯矩显著提高,若梁破坏时无粘结预应力筋仍处于弹性阶段,则梁的极限荷载和极限弯矩亦显著提高,而无粘结预应力筋极限应力增量逐渐降低.     

UPS配筋率对UPC梁弯曲性能的影响

利用有限元方法研究了无粘结预应力筋(UPS)配筋率对无粘结预应力混凝土(UPC)梁的弯曲强度和结构性能的影响.设计7根UPS配筋率在0.17%～0.67%的承受跨中单点集中荷载的UPC梁,利用建立的有限元模型对这些梁进行非线性全过程分析.分析结果表明随着UPS配筋率的提高,梁的名义抗弯强度和极限承载能力得到显著提高,而梁的后弹性挠度和UPS极限应力逐渐降低.     

任意截面无黏结预应力混凝土梁的有限元分析

建立了基于大变形非线性有限元理论的无黏结预应力混凝土梁的计算模型,能够较好地预测任意截面无黏结梁整个加载历史的非线性结构响应.无黏结筋的效应以等效节点荷载替代,由此可按普通有黏结钢筋混凝土梁进行分析,其截面内力由外荷载和无黏结筋等效节点荷载共同引起.利用修正的Rodriguez截面分析模型,混凝土的贡献通过边界顶点定义的梯形单元来实现.导出了任意截面无黏结预应力混凝土梁非线性全过程分析的标准有限元公式.无黏结试验梁的分析计算结果与试验结果吻合良好.     

体外及体内无黏结预应力梁的有限元模拟

为简化无黏结预应力梁的分析过程，利用通用有限元程序建立了体外及体内无黏结预应力混凝土梁
的分析模型.该模型由两类主单元组成，即混凝土梁单元和体外/体内无黏结预应力筋桁架单元这两类主单
元的端部节点用多点约束（MPC）连接.在体外预应力梁的转向块处，或沿体内无黏结预应力梁全跨并以比
较小的间隔处，设置刚度足够大的弹簧单元利用修正的Riks算法跟踪结构的非线性全过程响应.分析结果
表明，二次效应会对体外预应力梁的弯曲刚度和极限承载力产生较大的不利影响，无黏结预应力筋的极限
应力增量随着非预应力筋配筋率的增加而减小.     

基于M-Ф关系的工形PC弯曲梁的宏观分析模型

工形预应力混凝土(PC)梁在实际工程结构中的应用非常广泛,T形、倒T形和矩形梁都是工形梁的特殊简化形式,建立简单实用的工形PC梁的分析模型非常有实际意义．从材料非线性本构关系出发,通过截面分析导出工形PC截面的弯矩一曲率(M-Ф)关系,由此确定沿梁长度方向所有单元的抗弯刚度,建立起考虑材料非线性的工形PC弯曲梁的宏观有限元模型．试验梁分析结果与试验数据对比表明,该模型能模拟PC弯曲梁整个加载过程的非线性结构响应．     

镍单晶纳米丝单向拉伸的分子动力学模拟

应用分子动力学方法模拟了金属镍单晶纳米丝在无热激活状态下的轴向拉伸变形过程，得出
纳米尺度下单晶镍丝的应力-应变演化关系、能量和原子构型变化以及损伤初始化与扩展过程。通过与宏
观拉伸过程的比较，模拟结果表明表面原子使纳米丝在无外荷载作用时存在系统初始应力，自由表面张力
的作用使纳米丝横截面上存在与轴向应力变化趋势一致的正交等值应力，自由表面发射位错和滑移并形成
堆垛层错和原子台阶导致纳米丝变形；表面原子偏离理想位置形成的空穴和孔洞及其连接是纳米丝损伤破
坏过程的几何特征。模拟获得镍单晶纳米丝的断裂强度为22.96 GPa。     

基于M-φ关系的工形PC弯曲梁的宏观分析模型

工形预应力混凝土(PC)梁在实际工程结构中的应用非常广泛,T形、倒T形和矩形梁都是工形梁的特殊简化形式,建立简单实用的工形PC梁的分析模型非常有实际意义.从材料非线性本构关系出发,通过截面分析导出工形PC截面的弯矩-曲率(M-φ)关系,由此确定沿梁长度方向所有单元的抗弯刚度,建立起考虑材料非线性的工形PC弯曲梁的宏观有限元模型.试验梁分析结果与试验数据对比表明,该模型能模拟PC弯曲梁整个加载过程的非线性结构响应.     

双筋工形预应力混凝土梁截面的非线性分析

从混凝土和钢筋 (预应力筋和非预应力筋 )的非线性本构关系出发 ,推导了双筋工形预应力混凝土截面在加载过程由于中性轴移动而引起的截面内力的不同计算公式 ,建立了一个由两个变量互相耦合而成的非线性方程组。通过一种理想的数值算法 ,完成了M -N -全过程非线性分析。所提出的非线性分析方法收敛速度很快 ,非常适合于编程计算 ,可以很方便地实现三个分析目标 :( 1)绘制M -N -曲线 ;( 2 )计算极限荷载 ;( 3 )计算任意荷载作用下截面混凝土、预应力筋和非预应力筋的应力