FRP增强砖砌体墙在平面内荷载作用下有限元模型

为研究承受平面内荷载的FRP增强砖砌体墙片的力学行为,建立了分离式平面有限元模型,分别用四节点平面单元,联结单元和膜单元模拟块体,砂浆和FRP.块体材料采用增量弹塑性本构模型以及Mises屈服准则结合最大拉应力准则,砂浆材料采用弹性本构模型以及Mohr-Coulomb屈服准则,FRP采用一维线弹性本构模型,有限元模型的求解采用增量初应力法.最后,利用两个算例对模型进行了验证,计算结果与试验结果的对比表明二者符合程度较好,说明模型是有效的.     

钢管砼拱稳定分析的三维退化层面曲梁单元

为计算钢管混凝土拱的屈曲荷载,本在20结点三维块体等参元及16结点相对位移板壳元的基础上,引入梁的基本假定,采用等效数值积分法,构造出12－20结点三维退化层合曲梁单元,并考虑几何非线性影响,给出用于梁或拱线弹性稳定性分析的有限元列式,最后,以绍兴轻纺大桥为工程背景,计算出轻纺大桥钢管混凝土拱面内屈曲及面外侧倾屈曲的临界荷载。     

基于ANSYS的简支梁桥柔性墩纵向力分配研究

在刚度耦合模型的基础上,采用大型有限元分析软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连续桥面简支梁桥柔性墩纵向力分配进行仿真分析,通过有限元模拟值与采用刚度耦合模型得到的计算值对比分析表明,刚度耦合模型计算墩顶水平力是合理的,结果是可靠的.采用节点耦合的方式模拟板式橡胶支座,采用弹簧-阻尼单元模拟滑板支座是可行的.     

冲击荷载作用下混凝土抗压强度的细观力学数值模拟

为研究混凝土在冲击荷载作用下的细观破坏机制,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的黏结带所构成的三相复合材料,根据瓦拉文公式确定代表骨料的颗粒数,采用蒙特卡罗方法生成随机骨料模型.采用双折线损伤模型描述混凝土细观单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对湿筛混凝土立方体小试件和全级配混凝土立方体大试件在冲击荷载作用下的细观破坏机制进行数值模拟,给出了试件的应力-应变曲线和动态抗压强度.研究结果表明,数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

基于预插粘性界面单元的全级配混凝土梁弯拉破坏模拟

为确定预插粘性界面单元法模拟全级配混凝土梁在弯拉荷载作用下断裂破坏过程的有效性和适用性,基于粘结裂缝模型的基本原理,在混凝土梁的中心区域采用Monte—Carlo法生成随机骨料模型,通过自编程序实现了砂浆单元间和界面处粘性界面单元的预插,对全级配细观混凝土梁的弯拉断裂破坏过程进行数值模拟,模拟结果与相关文献结果吻合良好。研究结果表明：预插粘性界面单元法能够有效地模拟细观混凝土材料的弯拉断裂破坏过程和宏观力学特性。     

砌体墙侧向受力性能精细有限元模拟

运用有限元分析软件ABAQUS中的三维六面体缩减积分单元C3D8R来模拟单砖模型,并在六面体单元之间通过引入同时考虑黏结作用和损伤破坏特性的黏性界面模型来模拟砖-砖之间的砂浆层,在弹性阶段考虑其黏结刚度,在塑性阶段引入损伤产生和演化准则来模拟界面的开裂.基于该三维实体单元和黏性接触界面模型,建立能够较好模拟砌体墙侧向受力性能的分离式有限元模型.通过比较精细有限元模拟结果与无构造柱不开洞单层砖砌体墙实验结果,发现极限荷载的吻合情况较好,极限承载力的模拟误差可以达到2.7%,但是极限荷载下的位移值和最大裂缝宽度数值的模拟误差分别达到10%和27%.结果证明:所提出的三维分离式有限元模型能较准确地计算砌体墙的侧向承载力及其刚度的变化规律,并能有效地模拟砌体墙开裂的情况,与砌体墙的实验结果吻合较好.精细有限元计算结果可以为在役结构中的类似砌体墙的抗震性能计算提供参考.     

用ANSYS程序进行型钢混凝土偏压柱的有限元分析

在12根型钢混凝土(SRC)偏心受压柱试验基础上,以荷载偏心距e0/h,长细比l0/h为主要参数,采用ANSYS有限元分析程序,对SRC柱正截面破坏的形态、特征及承载力计算等进行了研究,较真实地模拟了型钢混凝土偏压柱在偏心荷载作用下由开裂、钢筋和型钢屈服直到构件破坏的全过程.从理论计算角度作了非线性分析,为进一步了解其力学性能和型钢混凝土压弯构件的设计提供了理论依据.     

剑麻纤维自密实轻骨料混凝土梁抗弯性能与抗弯承载力分析

通过对剑麻纤维自密实轻骨料混凝土梁进行抗弯性能的试验研究,验证其平截面假定,得到试验梁的荷载-跨中挠度曲线、钢筋荷载-应变曲线和破坏形态,并对试验梁的开裂荷载和抗弯承载力进行理论分析.试验结果表明:剑麻纤维自密实轻骨料混凝土梁和自密实轻骨料混凝土梁均满足平截面假定;掺加剑麻纤维或增加配筋率,能有效改善试验梁的裂缝形态并提高抗弯刚度,当剑麻纤维掺量为2 kg/m3时裂缝条数最多,但间距和宽度最小,韧性最好;剑麻纤维对自密实轻骨料混凝土梁的开裂荷载有一定影响,当剑麻纤维掺量为3 kg/m3时,开裂荷载提高最大为40%;开裂荷载和极限荷载建议采用本文修正后的推导公式计算,可与试验值吻合较好.     

钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖空间作用研究

本文建立钢-混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体有限元模型,对组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能、变形特点进行了分析;采用刚度比参数和相对挠度比等方法对组合扁梁楼盖的空间作用进行了分析.研究表明,钢-混凝土组合扁梁楼盖具有较大的水平刚度,满足水平刚度无限大的假定.本文最后提出了考虑混凝土肋及其布置方向的组合扁梁楼盖刚度比的计算方法.     

钢骨高强混凝土柱的非线性分析

目的 进一步研究钢骨高强混凝土柱的工作性能．方法 以有限元理论为基础，运用分析软件(ANSYS)对钢骨高强混凝土柱在单调载荷作用下由混凝土开裂、型钢屈服直至构件破坏的整个受力过程进行数值模拟．结果 计算得到的荷载一位移曲线与试验曲线比较一致，当水平荷载达到极限荷载50％左右时，混凝土开裂；水平荷载达到极限荷载的60％左右时，跨中钢骨下翼缘开始屈服．结论 采用ANSYS程序中的SOLID65单元、SOLID45单元、LINK8杆单元建立钢骨高强混凝土柱有限元模型并进行计算是可行的．     

方钢管混凝土柱-削弱钢梁端组合梁节点受力性能研究

利用三维实体单元,对"带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端的钢与混凝土组合梁框架节点"建立了考虑几何非线性和材料非线性的有限元理论分析模型,通过对已有试验模型的模拟分析,验证了有限元方法的正确性,进而模拟分析了"框架节点"在单调和低周反复荷载作用下的受力性能,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征.研究表明:混凝土楼板的组合作用可以适当提高节点的承载力和刚度,且对削弱梁端节点区的应力分布影响较小;梁端削弱组合梁各节点的承载力和刚度均比梁端无削弱组合梁节点的有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱组合梁各节点均表现出良好的延性及耗能能力.     

基于LS-DYNA的混凝土三维随机凹凸型骨料数值建模

提出了三维随机凹凸型碎石骨料生成方法,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行数值骨料投放模拟,得到了混凝土三维随机凹凸型碎石骨料几何模型。采用"基本单元模型"在投放区域生成立方体网格单元,结合新的空间点与随机多面体空间相对位置判定方法,判定出各单元材料属性,最后生成混凝土三维随机凹凸型碎石骨料有限元模型。以上混凝土细观有限元模型生成方法较好地控制了骨料粒径、数量和级配,生成的数值模型中骨料体积率在55%左右,处于真实混凝土骨料体积率的范围中。生成的数值骨料与真实碎石骨料形状接近。提出的细观混凝土有限元模型为对混凝土力学性能进行细观数值研究奠定了基础。     

双向往复加载下钢筋混凝土柱破坏过程的数值模拟

目的为准确地模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱构件的非线性及断裂破坏行为,实现钢筋混凝土框架结构强震作用下的倒塌破坏全过程仿真分析.方法基于通用有限元软件ABAQUS的显式求解模块,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及单元消除技术,构建了包含材料破坏准则的钢筋、混凝土单轴本构关系,利用用户材料接口VUMAT编制了相应的计算子程序,并模拟了钢筋混凝土柱构件在单、双向水平往复荷载作用下的非线性性能发展以及断裂破坏过程.结果在加载幅值较小时,计算结果能够准确模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱的承载力与刚度变化、滞回捏拢行为以及双向弯曲耦合效应.在水平位移加载幅值分别达到45 mm、90 mm、165 mm时,构件中的保护层混凝土、核心混凝土、钢筋完全破坏,构件断裂.而单向加载构件的水平位移加载幅值达到285 mm时,构件才发生断裂破坏.结论计算结果与试验结果吻合良好.笔者方法能够较为准确地模拟钢筋混凝土柱在双向弯曲荷载作用下的非线性及断裂破坏过程.双向弯曲耦合作用严重降低了钢筋混凝土柱的承载能力及耗能性能.研究成果可用于钢筋混凝土框架结构在强震下的倒塌过程模拟分析.     

钢筋混凝土结构的三维有限元程序设计

提出了一个简单的混凝土三维模型,基于塑性流动理论,混凝土的非线性受压特性通过屈服条件、流动和硬化规则描述.编制了钢筋混凝土结构非线性分析8节点和20节点的三维等参单元程序.程序中钢筋分别采用分离与分布模式模拟.通过一些经典的算例对比分析,表明提出的混凝土本构模型能够有效地模拟结构的破坏荷载和破坏全过程.     

正弦荷载作用下的混凝土试件裂纹演化分析

为了研究大体积混凝土在地震荷载作用下的内部应力变化和裂纹的演化规律,文中应用混凝土小试件从细观角度研究,将混凝土材料当作由骨料和砂浆两种不同性质的材料组成的复合材料,试件顶部施加正弦荷载.通过数值模拟和CT试验研究两种方法分析在正弦荷载作用下混凝土试件裂纹演化规律,得出混凝土试件在周期循环荷载作用下随着荷载的变化内部应力同步变化.结果表明:试件内部裂纹沿着骨料和砂浆之间的接触面即强度薄弱面萌生,且裂纹发展方向多样;随着循环动力作用,混凝土材料内部惯性力增大,能量集聚增多,裂纹追随能量释放最短路径发展,裂纹急剧发展,开裂速度极快,开裂路径贯穿高强度骨料,且极短.裂纹由穿越薄弱面转化为穿越骨料.     

任意截面钢筋混凝土柱单元模型

提出了任意截面钢筋混凝土梁柱结构体系的单元模型,该单元模型同时考虑了材料非线性和几何非线性对结构体系的影响.采用三次多项式模拟混凝土、钢筋的本构关系,所推导的单元刚度计算简单、概念清晰,是单元材料非线性刚度矩阵、几何非线性刚度矩阵和位移与内力相互作用矩阵的简单迭加.提出的任意截面钢筋混凝土柱单元模式,含义清楚、计算简便,可用于分析钢筋混凝土柱因材料破坏、失稳破坏或材料非线性与结构失稳综合产生的极限承载力计算,所建立的有限元模型很容易与其他有限元模型兼容.理论分析结果与实验结果吻合较好.     

新型钢管混凝土柱-梁节点有限元分析

在合理选择单元类型、材料的本构关系、破坏准则以及裂缝处理的基础上,利用非线性有限元分析程序AN-SYS,对节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱-梁节点的受力机理进行三维非线性有限元分析,进一步研究该节点的裂缝形态和受力性能等.分析结果表明,有限元模型计算结果与已有试验结果吻合较好. 更多还原     

基于多场耦合模型的混凝土冻融三维细观研究

基于蒙特-卡洛理论和工程粗骨料粒径分布情况,将骨料形状简化为球形,应用Matlab与Comsol Multiphysics接口进行二次开发,以生成区分骨料、界面过渡区（ITZ）和砂浆的混凝土三相三维细观模型. 采用改进的热-水-力耦合模型,将耦合模型与物理试验进行验证分析,结果吻合较好. 将该耦合模型应用于研究冻融作用下混凝土三维细观尺度的性能演化规律. 研究结果表明,当渗透率较高时,试件整体第一主应力急剧减小,且出现骨料受压而砂浆受拉的情况;当骨料体积分数增大时,试件应力整体呈现下降趋势. 砂浆渗透率和骨料体积分数对混凝土抗冻融性能的影响较大. 不同的ITZ线膨胀系数下混凝土应力变化不大,说明ITZ线膨胀系数对混凝土抗冻融性能的影响相对较小.     

钢-混凝土组合梁截面刚度的分析

建立了考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应以及截面的塑性发展对钢-混凝土组合梁截面刚度影响的组合梁刚度计算模型,进行了理论推导.应用偏心板单元和偏心连接单元编制了钢-混凝土组合梁非线性有限元分析程序NACB2.0,利用NACB2.0及ANSYS进行了组合梁非线性分析,计算了组合梁在各级荷载下的挠度值,确定了组合梁的弹性截面刚度和塑性截面刚度,得出了截面刚度计算公式,并与规范中的换算截面法和现有的试验结果进行了对比.结果表明:滑移效应及塑性发展在一定程度上使组合梁的截面刚度比按照换算截面得到的刚度低,不可忽略;理论分析和推导与试验结果吻合很好.     

轻骨料混凝土断裂行为的细观数值模拟

基于细观尺度,将轻骨料混凝土看作由轻骨料、砂浆基质、两者之间的粘结界面层和气泡组成的四相复合材料。采用蒙特卡罗方法,随机生成轻骨料与气泡的位置和大小数据,在有限元计算软件ANSYS中建立二维的轻骨料随机分布数值模型,再将该模型导入ABAQUS中,在任意相连的两单元之间插入零厚度粘结单元,在单轴拉伸和压缩载荷作用下得到轻骨料混凝土数值试件的裂缝扩展路径及破坏形式。结果表明:通过该方法建立的数值模型,可模拟得出轻骨料混凝土试件的裂缝扩展路径,从而有助于在细观尺度上对轻骨料混凝土的力学性能进行深入研究。