基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟研究进展

系统综述了基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟的研究现状,介绍了细观损伤力学在混凝土性能分析中的应用。重点对微平面模型、二维格构模型、随机粒子模型、细观结构模型、可考虑微裂纹间相互作用的细观损伤模型、基于弹性损伤本构关系的细观结构模型及Gurson细观损伤模型等几种常用的基于细观损伤的混凝土本构模型的优、缺点进行了比较。最后指出了以后有待进一步研究的问题。     

基于损伤的混凝土拉压全过程本构模型研究

本文根据Ｗｅｉｂｕｌｌ统计分布理论，用唯象学的方法并从损伤研究入手推导出了混土在单向荷载作用下的员伤模型及其拉、压全过程本构模型；提示了损伤与材料固有力特性之间的关系。经检验，本文所推导出的全过程本构模型具有较好的适应性，而且是偏于“安全”的本构模型。     

混凝土的断裂损伤模型

本文从混凝土观结构出发，重点研究骨料界面的微裂缝，分析了微裂缝在不同外力水平下的萌生和扩展过程，用等效弹性一损伤柔度张量Ｃ来定义损伤，并求得各种不同扩展破坏情况下的Ｃ＾－ｄｉｊｋｌ，从而得到相应损伤的本构关系，最后给出一个复杂应力情况下的算例。     

单压状态下混凝土的动力损伤本构模型

本文根据混凝土的损伤本构理论，结合混凝土在快速变形下的性能试验，在一定的假设下，导出了混凝土在快速变形下的损伤本构方程，并与试验结果进行了对比，两者吻合较好。     

型钢混凝土在结构中的应用

近年来,随着我国建筑业的快速发展,型钢混凝土组合结构在各种工程结构中得到了更为厂泛的应用,本文主要探讨了型钢混凝土在结构中的应用,体现出了比钢结构和钢筋混凝土结构更加优越的特性。文中介绍了型钢混凝土性能、特点及计算理论,并引入实际工程对型钢混凝土组合结构进行了介绍。     

碾压混凝土的正交异性损伤本构模型研究

根据碾压混凝土拱坝的结构特性与碾压混凝土材料的破坏特征，以Sidoroff各向异性损伤理论为基础，建立了碾压混凝土正交异性损伤本构模型；基于正交异性损伤模型的损伤传递方式，导出了碾压混凝土材料的损伤演化方程。以碾压混凝土在复杂应力下的试验资料，对碾压混凝土正交异性损伤本构模型进行了验证。     

基于ABAQUS的型钢超高强混凝土短柱抗震延性的研究

为研究型钢超高强混凝土短柱的抗震延性,基于已有的3根型钢超高强混凝土短柱在低周反复荷载作用下的延性试验研究,运用大型有限元分析软件ABAQUS模拟其骨架曲线,并与试验结果进行比较。结果表明,模拟得到的荷载位移曲线与试验结果吻合较好,该方法可以较为准确地预测试验结果,验证了该有限元模型的适用性。     

混凝土MAZARS本构模型在ABAQUS中的数值实现及验证

由于对混凝土的非线性力学行为具有良好的模拟能力,在损伤力学框架内建立起来的MAZARS本构模型已在相关学术界和工程界得到广泛认可,但以非线性分析能力著称的通用有限元软件ABAQUS平台尚未内置MAZARS本构模型。为此,基于MAZARS本构模型基本理论与ABAQUS提供的用户材料模型接口,给出了基于ABAQUS的MAZARS本构模型数值实现流程,进而通过编制UMAT子程序对MAZARS本构模型进行了二次开发。在此基础上,通过开展混凝土单轴拉伸破坏过程模拟验证了程序开发的正确性,并结合混凝土重力坝、拱坝损伤破坏分析进行了初步应用。     

基于能量法的混凝土循环加卸载动态损伤特性

为了从能量法的角度研究混凝土循环加卸载下的损伤演化特性,利用大型动静力三轴仪对边长为150 mm的立方体混凝土试件,进行不同侧应力、不同应变速率的循环加卸载试验。用改进的Najar能量法,确定了一种新的损伤变量计算方法,对比分析了改进后的混凝土损伤演化曲线与试验所得混凝土应力-应变包络曲线,将修正后的Weibull-Lognormal损伤本构模型对试验数据进行拟合分析。结果表明:新的损伤变量计算方法简单,物理意义明确;改进后的混凝土循环加卸载损伤演化曲线可以分为三个阶段,损伤不变阶段、损伤加速发展阶段、损伤稳定发展阶段;选用的塑性变形公式与试验结果拟合较好;经过修正后的混凝土损伤本构模型能较好地模拟混凝土循环加卸载条件下的应力-应变包络曲线。     

基于分层组合法推导钢骨—钢管高强混凝土抗弯承载力

为了研究钢骨-钢管高强混凝土的抗弯性能,采用截面分层组合法汇编非线性分析程序,分析不同钢管强度、钢骨强度、钢管厚度、钢骨截面惯性矩和混凝土强度等级对组合构件的抗弯力学性能的影响,并对计算结果回归分析,得出实用的抗弯承载力计算公式。研究结果表明:以上因素对其抗弯力学性能有不同程度的影响,但是钢管壁厚的变化对组合构件的抗弯力学性能影响幅度最大;抗弯承载力计算公式与试验结果整体吻合良好。研究结论对合理利用材料来提高组合构件的抗弯承载力,以及对组合构件的抗弯承载力计算是有实际工程意义的。更多还原     

CFRP约束钢管混凝土核心柱承载力简化分析

为了推导CFRP环向约束钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式,对该类构件的受力机理和破坏特征进行了理论分析。基于极限平衡原理和极限分析的基本假设,得到CFRP环向约束构件的承载力计算公式。为了验证理论公式的有效性,利用试验数据进行对比,结果表明:计算结果与试验结果吻合较好;极限承载力主要取决于由CFRP和钢管产生的约束效应。研究结论可为CFRP约束钢管混凝土结构的实践应用提供参考。     

带约束拉杆L形方钢管混凝土组合异形柱的受力研究

为研究对拉约束拉杆对组合柱性能的影响,针对L形组合异形柱设置不同类型的约束拉杆、不同强度材料等进行数值模拟,对比该类型下的相应试验结果,分析验证了对拉约束拉杆对L形组合异形柱的性能改善作用,得到了对拉约束在柱延性及承载力方面的积极影响效果。最后基于线性回归分析的理论计算方法表现出了和数值结果较高的一致性,建立了具有较高参考价值的带约束拉杆的组合异形柱承载力计算公式。     

型钢混凝土梁裂缝宽度计算对比与探讨

从基本计算假定的差异出发,对《钢骨混凝土结构设计规程》(YB 9082-2006)和《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)两本规范中的裂缝宽度计算公式进行比较,并通过实例计算对两种计算方法的差异进行说明,指出《钢骨规程》的计算方法在某些情况下存在着混凝土部分和型钢部分的弯矩分配不符合实际、随配筋增加裂缝宽度不减反增的不合理情况。     

矩形钢管混凝土抗弯刚度计算方法研究

根据方钢管混凝土构件受力分析的一般叠加法,分析了矩形钢管混凝土受弯构件的内力分配规律,推导出了其在正常使用状态下的刚度计算公式。为了验证分析结果的正确性,进行了4根方钢管混凝土的纯弯试验,通过对试验数据进行分析,上述的理论方法与试验结果吻合较好。该方法概念清楚,计算公式具有很好的实用性,并且为此类构件抗弯刚度的研究提供了一种思路。     

不同规程下矩形钢管混凝土抗弯承载力研究

通过国内外钢管混凝土设计规程对有关试验进行了矩形钢管混凝土抗弯承载力的计算,比较了规程之间计算结果的差异。结合典型算例,分析了在不同含钢率、混凝土强度和钢材强度等影响因素下钢管混凝土抗弯承载力的变化趋势,得出了不同设计规程在进行矩形钢管混凝土构件抗弯承载力设计计算时的特点,结论具有一定的参考价值。     

方钢管混凝土粘结-滑移的力学分析

通过对国内外有关方钢管混凝土粘结滑移试验所得结论的概括总结,介绍了方钢管混凝土的粘结机理,从试验结果中得出了方钢管混凝土中方钢管的内部应力状况,并从材料力学的角度出发,根据受力平衡条件,变形协调条件建立了粘结力与粘结滑移的数学模型,为从塑性力学的角度进一步分析方钢管混凝土结构提供了参考和依据。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥地震响应分析

为研究大跨度上承式钢管混凝土拱桥在地震作用下的动力响应特性,基于地震反应谱分析理论,根据设计图纸以及工程场地地震动参数等技术资料,采用MIDAS/Civil建立了某大跨钢管混凝土拱桥空间杆系有限元模型,对该桥在E1、E2地震作用下的结构响应进行了深入分析,结果表明:该桥主拱肋面外刚度相对较小,第一阶振动表现为横桥向振动;主拱肋之间的连接较弱导致基频周期较长;横撑的设置可在一定程度上提高主拱肋的面外整体稳定性;在E1、E2地震作用下,桥梁各关键构件均处于弹性工作状态,该桥满足抗震设计要求。     

CFRP与钢板加固RC梁滞回性能有限元分析研究

采用ANSYS有限元分析软件,通过模拟低周反复荷载试验,分别对1根CFRP加固RC梁和1根钢板加固RC梁的抗震性能进行了探究。研究表明：建立合理的有限元分析模型,采取合理的求解策略,可以得出较好的滞回曲线图形,从而证实了钢板加固RC梁比CFRP加固的RC梁的抗震性能优良的结论。     

带缝钢板外包混凝土剪力墙性能研究

为延缓、解决带缝钢板墙面外屈曲,解决钢板墙建筑防火、消除钢板的响声等问题,提出带缝钢板外包混凝土剪力墙的构想并对其性能进行研究。利用有限元ANSYS对12 mm厚纯带缝钢板墙(SP-WS)和带缝钢板外包混凝土墙(C-SPWS)两组试件进行数值模拟。结果表明,C-SPWS较SPWS抗剪极限承载能力提高了54%,弹性刚度提高了16.7%;整体面外变形由58 mm减小到4.5 mm;约束面外变形未出现明显的整板屈曲变形,滞回曲线未出现捏拢现象而更为饱满。外包混凝土板对带缝钢板墙的整体屈曲起到了很好的约束作用,C-SPWS的弹性侧移刚度和抗剪极限承载力均有所提高,表现出更好的延性性能和稳定的耗能能力,抗震性能提高。