基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

典型钢筋混凝土板的受力行为分析

钢筋混凝土板受力复杂,为较好把握钢筋混凝土板的受力行为,基于ANSYS进行钢筋混凝土板的非线性分析。以某钢筋混凝土板为例,详细探讨混凝土和钢筋的本构模型、单元特性以及有限元模型的建立。采用APDL语言参数化建模,编写通用命令流完成非线性分析,从中提出具体的模拟分析方法以及钢筋混凝土模拟分析的实现,为同类结构的模拟分析提供参考。     

CFRP与钢板条复合加固钢筋混凝土双向板有限元分析

在CFRP与钢板条带复合加固钢筋混凝土(RC)双向板试验研究的基础上,采用有限元软件对CFRP与钢板条带复合加固RC双向板的受力性能进行非线性有限元分析.研究了复合加固板的荷载-挠度变化关系以及加固板的裂缝分布.分析了CFRP与钢板条带复合加固RC双向板的受力机理.分析结果表明,通过合理选取有限元模型,可以较好地模拟CFRP与钢板条带复合加固双向板的受弯性能.有限元分析结果和试验结果均表明,复合加固方法充分发挥了CFRP和钢板各自的优点,两者能很好地协调工作,显著提高板的开裂荷载、极限承载力以及变形刚度,并且使加固板保持较好的延性.     

RC Z形截面柱抗震性能有限元模拟

基于钢筋混凝土Z形截面柱抗震性能的试验结果,用ANSYS有限元软件对试验试件进行有限元非线性模拟分析.采用分离式钢筋混凝土有限元模型,混凝土单元选用SOLID 65实体单元,钢筋单元选用LINK 180杆单元.用直接建模的方式建立Z形截面柱模型并进行位移加载,对应力云图、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和等效黏滞系数等力学性能指标进行分析.研究结果表明:模拟的结果与试验结果吻合良好,采用分离式模型建立的钢筋混凝土有限元模型可以用于RC Z形截面柱抗震性能的研究.     

新型轻钢房屋体系楼盖梁受力性能研究

采用试验和有限单元法对冷弯薄壁型钢房屋体系楼盖梁的受力性能进行了分析.在有限元模型中,采用塑性壳单元,考虑材料非线性和几何非线性影响,拉铆钉连接采用耦合模型.首先对代表性楼盖梁的试验和有限元分析进行全面比较,验证了本文给出的有限元模型能够准确分析楼盖梁的受力性能.然后采用有限元分析了不同高度、跨度楼盖梁的受力性能.最后给出了各种规格的楼盖梁极限均布线荷载,供工程设计应用.     

OpenSees中混凝土本构模型用于模拟结构滞回性能的对比

对Open Sees软件提供的6种单轴混凝土本构模型的计算原理和参数取值进行了详细的归纳,并采用塑性铰单元和Reinforcing Steel材料模型分别与各混凝土本构模型结合建立有限元模型,对钢筋混凝土柱拟静力试验进行模拟分析。试验结果与模拟结果对比研究表明:Concrete02、Concrete03与Concrete07模型模拟结果基本一致,3种模型均可以较好地模拟钢筋混凝土柱的捏缩效应和滞回特性,能够反映钢筋混凝土柱在往复荷载作用下的受力行为,适用于钢筋混凝土结构动力非线性分析。     

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.     

高强冷弯薄壁型钢住宅楼盖梁受力性能研究

在试验的基础上,采用有限单元法对高强冷弯薄壁型钢桁架楼盖梁的受力性能进行了研究.考虑材料非线性和几何非线性的影响,采用塑性壳单元建立有限元模型.桁架节点的拉铆钉采用节点耦合模型.将试验和有限元分析结果进行全面比较分析,验证了文中采用的有限单元法的准确性.然后采用此方法建模分析不同高度和跨度的楼盖梁的受力性能,以及桁架节点采用双铆钉连接时对桁架梁受力性能的影响.最终拟合出不同高度和跨度的楼盖梁的承载力估算公式,供工程设计参考.     

钢筋混凝土三维非线性有限元分析的复合式模型

本文简要介绍了钢筋混凝土有限元传统模型,提出了三维钢筋混凝土结构非线性有限元分析复合式模型．该模型用不同方法处理计算钢筋混凝土拉区和压区：拉区钢筋采用杆件单元模型,压区钢筋混凝土则采用整体式模型．同时,引人了混凝土非线性本构关系和多轴强度准则．该模型可以适用于大型复杂钢筋混凝土结构的三维非线性有限元分析,并可以进一步实现应力应变全过程、混凝土裂缝等分析,且使用方便．所附算例表明,使用该模型能较好符合试验结果．     

高强混凝土—型钢组合剪力墙抗震性能非线性有限元分析

目的在低周反复荷载试验的基础上,对高强混凝土—型钢组合剪力墙的承载力和变形能力进行有限元分析,模拟分析混凝土强度等级、轴压比和配筋率等因素对高强混凝土剪力墙承载力的影响.方法将剪力墙各部件用有限元相关单元模型和本构关系进行模拟,建立合理的有限元模型,并对其进行非线性有限元分析.结果带有钢框架及带有斜向支撑钢框架剪力墙的抗震性能要好于普通的钢筋混凝土剪力墙,有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元分析可以作为低周反复荷载试验的有效补充.结论有限元模型可模拟实际剪力墙的受力性能,混凝土强度等级、轴压比、边柱纵筋配筋率等六个因素对高强混凝土剪力墙的极限荷载影响较大,对于开裂荷载,轴压比对其影响较大,对这些参数进行合理的调整可以提高剪力墙的抗震性能.     

镁晶板-钢筋混凝土叠合楼板耐火性能试验研究

镁晶板—钢筋混凝土叠合楼板的下层为预制新型耐火材料镁晶板,上层为现浇钢筋混凝土板。为了研究镁晶板—钢筋混凝土叠合楼板在不同荷载比下的耐火性能及耐火等级,对3块叠合楼板试件进行ISO-834标准升温下的受火试验,得到叠合板不同位置的受火时间—温度曲线和受火时间—跨中位移曲线。试验表明,叠合板具有良好的耐火性能,耐火极限可达到1.5 h以上。利用有限元软件ABAQUS分析了试件的耐火性能,通过与试验结果对比,验证了模型的可靠性,进而采用模型考察荷载比、镁晶板厚度、混凝土保护层厚度、钢筋和混凝土的强度对叠合楼板耐火极限的影响。分析表明,荷载比和镁晶板厚度对叠合楼板耐火极限影响较大。基于参数分析结果,给出不同荷载比和不同镁晶板厚度叠合板的耐火极限。     

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.     

钢筋砼结构非线性有限元分析方法及其在水工结构中的应用

本文提出了一个新的砼在二向受力下破坏准则，该准则和实际符合较好。分析选择了合理的钢筋砼结构非线性分析方法，编制出钢筋砼结构非线性有限元程序ＲＣＦＥＭ。用该程序分析了东江水电站坝后引水背管（钢村一钢筋砼结构）的两个模型结构，计算结果同模型试验结果吻合良好。     

CFRP加固RC梁静载荷效应的有限元模拟

目的应用非线性有限元方法模拟碳纤维复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土（RC）梁承载过程中结构的载荷效应（挠度、应力应变和承载力）．方法以4根CFRP加固RC试验梁的抗弯试验为依据，讨论了三维有限元分析模型的建立，包括：混凝土、钢筋、CFRP及CFRP和混凝土界面等单元的选择及本构关系原理。并选择了合适的裂面剪力传递系数．采用商业有限元计算软件ANSYS。模拟了4根CFRP加固RC梁加载的全过程．结果有限元模拟破坏承载力与实际破坏载荷基本接近，误差可控制在15％以内；有限元模拟压区混凝土、受拉钢筋、CFRP应变与实际测量应变在受拉钢筋屈服前基本一致；有限元模拟跨中挠度与试验测量挠度基本吻合．结论证明有限元方法可较好的预测CFRP加固RC梁的静载荷效应．     

桁架式钢骨混凝土梁柱边节点受力性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件对桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能进行了分析,结果表明,有限元分析的结果与试验结果吻合良好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能.在此基础上对核心区不同约束措施进行了非线性分析,为后续的试验研究提供参考.     

大型多纵梁渡槽结构计算分析

以南水北调中线工程钢筋混凝土多纵梁渡槽结构为研究对象建立了相应的有限元分析模型,分析了纵横梁高度、侧墙宽度、纵梁间距、底板厚度以及预应力作用等因素对渡槽结构内力的影响规律,为渡槽优化设计提供分析依据.     

钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元分析及破坏过程的计算机仿真

在试验研究的基础上,通过分析叠合梁二次成型、二次受力的过程,考虑材料非线性,运用V-F语言编制了钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元计算程序,对钢纤维混凝土叠合梁从加载→开裂→破坏的全过程进行了数值模拟.将计算结果与实验结果作对比,二者吻合较好.同时,对掺入钢纤维后叠合梁的受力特性进行了研究.结果表明:随着钢钎维含量的提高有效的阻止了裂纹开展的程度,并能减缓"受拉钢筋应力超前"的现象.最后,通过构造DXF格式的图形转换文件,对钢纤维叠合梁的破坏过程实现了部分计算机仿真.     

FRP筋混凝土梁粘结滑移力学性能数值分析

为了研究FRP筋与混凝土之间的粘结性能以及FRP筋与FRP筋混凝土构件的力学性能,采用ABAQUS建立FRP筋混凝土梁有限元数值模型,模型中混凝土采用塑性损伤模型,FRP筋采用线性单元.FRP筋单元和混凝土单元采用非线性弹簧单元连接,通过选取粘结滑移本构、锚固长度计算公式和调整添加弹簧的数量以及位置来考虑粘结滑移对FRP筋混凝土梁受力性能的影响.数值模拟结果与文献试验结果具有较好的一致性,验证了该有限元模型的正确性,所得结果对FRP筋混凝土结构试验具有一定的指导作用.