某混合结构试验模型数值模拟分析

利用ANSYS和ABAQUS对针对某3层混合结构模型试验进行了数值模拟。结构弹性模型采用三维杆系单元模拟结构墙肢与钢框架,并对结构动力特性和弹性动力时程进行分析;结构弹塑性模型采用ABAQUS中的实体单元模拟剪力墙混凝土、空间梁单元模拟钢框架和钢筋,并对结构的弹塑性动力时程进行分析。与试验结果对比分析表明,ANSYS和ABAQUS都能很好的模拟结构弹性阶段的响应过程,并且ANSYS模拟的结果与试验吻合更好;而基于ABAQUS所建立的弹塑性模型能较好模拟试验的加速度和层间位移反应过程,并且能模拟混凝土剪力墙和钢筋笼的塑性损伤发展过程,对结构工程设计具有较大的指导意义。     

基于ABAQUS的混凝土材料子程序开发与应用

为了对复杂高层结构进行数值模拟,初步探讨了ABAQUS显式动力模块下的用户材料子程序(VUMAT)的开发过程,给出了可应用于VUMAT接口的单参数混凝土弹塑性模型的显式计算表达式,通过对梁单元的应用初步验证了该材料模型的有效性。最后结合工程实例对数值模拟和振动台试验结果进行了对比分析研究。分析结果表明,所建立的分析模型不但能够较为准确地判断高层结构在大震作用下的屈服顺序及薄弱部位,而且能够方便地考虑结构塑性阶段的损伤扩展情况。     

大跨、高层结构动力弹塑性和倒塌分析(Ⅰ):原理、MSC.MARC子程序开发与验证

基于钢和混凝土静态、动态本构模型和纤维梁基本原理,开发了直接能够与MSC.MARC主程序保持数据相互调用的子程序(包括材料应变率效应、被动控制、主动控制与单元生死判断)。主要涉及到材料的应变率效应,该子程序不限于只考虑静态本构模型,还考虑了动态本构模型以进一步考虑结构在动力作用下应变率因素对结构反应的影响,可结合单元生死子程序用于结构在动力作用下的弹塑性和倒塌分析。最后,将编制的应变率子程序应用于钢筋混凝土构件的弹塑性分析,并与已有试验结果对比,说明了该子程序的可靠性和准确性,同时也认为有必要考虑应变率因素对结构反应的影响。     

钢筋混凝土材料本构模型在ABAQUS纤维梁单元二次开发中的应用

本文利用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义材料接口UMAT,采用FORTRAN语言开发了适用于ABAQUS纤维梁单元的材料单轴本构模型,其中包括Scott-Kent-Park混凝土单轴滞回本构模型和Menegotto-Pinto钢筋单轴滞回本构模型。同时对国内外已有学者完成的钢筋混凝土柱和框架的试验进行力学性能数值模拟,并与试验结果进行对比,验证了本文所开发材料子程序的合理性和有效性,从而为钢筋混凝土结构的弹塑性分析提供较精确合理的材料本构模型。     

基于MSC.MARC的纤维梁子程序开发与验证

本文基于MSC.MARC平台开发了纤维梁单元子程序,并对其进行了详细测试。采用MSC.MARC模拟钢筋混凝土梁非线性行为时,需要开发相应的纤维梁单元子程序。基于UBEAM子程序接口,开发了可以考虑剪切变形的两节点单积分点线性Timoshenco梁单元和不考虑剪切变形的两节点三积分点Euler-Bernoulli梁单元子程序,以上两种子程序均包含两种混凝土和两种钢筋单轴本构材料模型。以中国建筑学会抗震防灾分会建筑结构抗倒塌专业委员会开展的钢筋混凝土框架柱拟静力往复试验为例,将数值分析结果与实验结果进行了对比,对编制的子程序进行了详细测试和分析,结果表明:数值模拟可以得到与试验较为一致的结果,编制的子程序是正确的,可进一步用于结构动力弹塑性时程分析和倒塌分析。     

基于ABAQUS的混凝土单轴材料模型开发与应用

为了在有限元软件ABAQUS中实现用纤维梁单元模拟钢筋混凝土构件,通过ABAQUS自身提供的隐式模块下的用户自定义子程序接口UMAT,在软件中开发了用于纤维梁单元的混凝土单轴本构滞回模型。利用所开发模型,通过静力分析模块对钢筋混凝土梁、板单调加载试验试件和柱、剪力墙低周反复加载试验试件进行非线性数值模拟分析;同时通过动力隐式分析模块对一组钢筋混凝土框架振动台试验试件进行了弹塑性时程分析,并与试验结果进行比较。结果表明,本文基于ABAQUS软件二次开发的混凝土单轴滞回模型具有较高的精度和较为广泛的适用性,能够较准确地模拟钢筋混凝土构件在弯矩及弯矩和轴力共同作用下的非线性行为,可以作为下一步研究的基础。     

混合结构静力弹塑性分析与拟静力试验对比

基于通用有限有元分析程序ABAQUS的开发接口,编制了用户材料子程序UMAT和VUMAT,可分别结合隐式以及显式求解程序,通过纤维模型对梁柱构件进行非线性分析.利用ABAQUS程序提供的混凝土弹塑性损伤模型,结合上述材料子程序,对文献[1]中拟静力实验的模型结构进行了静力弹塑性分析.计算结果与实验加载过程吻合较好,验证了混凝土纤维材料子程序及ABAQUS损伤塑性模型在高层建筑混合结构体系弹塑性分析中应用的有效性.     

基于ABAQUS显式分析梁单元混凝土材料模型开发及应用

为准确合理模拟钢筋混凝土构件在大震作用下的地震反应,利用大型通用有限元软件ABAQUS提供的用户材料子程序VUMAT接口,开发了能够用于显式分析的梁单元混凝土材料本构模型。讨论了适用于ABAQUS显式分析的钢筋混凝土构件梁单元构建方法及求解拟静力和动力问题所采用的技术措施。利用所开发的材料模型,通过动力显式分析对大量试验进行了非线性数值模拟分析,并与试验结果进行比较,验证了本构模型和建模方法的可靠性。结果表明,基于ABAQUS软件所开发的混凝土材料模型具有较高的精度和较为广泛的适用性,能够较精确地模拟钢筋混凝土构件在弯矩及弯矩和轴力共同作用下的非线性行为,可以作为下一步研究的基础。     

规范混凝土材料本构关系扩展及验证

依据现行混凝土规范,但其不能考虑箍筋的约束作用等问题,无法模拟结构在往复荷载下的动力特性。现从实际应用出发,把规范混凝土材料本构补充完整,并考虑了箍筋的有利作用,在此基础上开发了适用于ABAQUS动力弹塑性分析的混凝土材料子程序,并通过试验验证了子程序的有效性和准确性。补充之后的混凝土本构模型和材料本身的实际动力特性接近,可供相关人员参考。     

基于ABAQUS的某框架的动力弹塑性时程分析

基于混凝土弹塑性损伤材料本构关系和纤维梁单元模型,利用ABAQUS对"5.12"汶川大地震中倒塌的某框架进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,通过对该框架的精细化反演分析,揭示了地震作用下建筑结构的破坏机理和损伤倒塌规律,同时对动力弹塑性时程分析的推广和应用提供了有益的参考和借鉴。     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

圆柱形预应力混凝土污泥消化池的受力分析

为研究圆柱形预应力混凝土污泥消化池的应力变化情况，对某污水处理厂污泥消化池进行了施加预应力阶段和试水阶段的原型监测试验，并采用三维有限元方法进行了分析计算。结果表明：三维有限元方法的计算值和原型检测结果符合良好，池壁混凝土在预应力作用下沿高度和环向的应力分布规律与内水荷载作用下沿高度和环向的应力分布规律相同，但拉、压应力方向相反；在施加预应力阶段及使用期，池壁混凝土局部存在的拉应力值在设计允许的范围内，在满水闲气试验中池壁混凝土基本处于受环向和竖向压应力状态。此外，还对影响池壁混凝土应力分布均匀性的主要因素进行了分析。     

再生碎砖混凝土墙梁有限元分析

对再生碎砖混凝土墙梁进行了有限元数值模拟,并与试验结果对比,同时对一组不同托梁高度的墙梁进行了数值模拟,结果表明:有限元数值模拟能有效的反映墙梁受力性能,随着托梁高度的增大,再生碎砖混凝土墙梁承载力也随之增大。     

钢筋混凝土梁非线性有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS对一钢筋混凝土简支梁进行数值模拟,通过引出混凝土塑性损伤模型及材料损伤因子等参数描述了构件的破坏过程及其极限承载力.ABAQUS分析值与试验结果对照发现,使用ABAQUS模拟钢筋混凝土结构的精度较高,为今后复杂结构内力变形有限元分析提供了参考.     

32 m预制混凝土箱梁裂缝成因测试分析与研究

介绍了济洛高速公路顺涧大桥32 m预制混凝土箱梁的裂缝形式和预制场地的布置情况,通过动态测试、有限元建模理论计算及现场调查,对箱梁裂缝的成因进行了分析与研究,最后针对性地提出了合理建议,有效地解决了该32 m预制箱梁开裂的问题。     

Deteriorating beam finite element for nonlinear analysis of concrete structures under corrosion

A three-dimensional reinforced concrete (RC) deteriorating beam finite element for nonlinear analysis of concrete structures under corrosion is presented in this study. The finite element formulation accounts for both material and geometrical nonlinearity. Damage modelling considers uniform and pitting corrosion and includes the reduction of cross-sectional area of corroded bars, the reduction of ductility of reinforcing steel and the deterioration of concrete strength due to splitting cracks, delamination and spalling of the concrete cover. The beam finite element is validated with reference to the results of experimental tests carried out on RC beams with corroded reinforcement. The application potentialities of the proposed formulation are shown through the finite element analysis of a statically indeterminate RC beam and a three-dimensional RC arch bridge under different damage scenarios and corrosion penetration levels. The results indicate that the design for durability of concrete structures exposed to corrosion needs to rely on structural analysis methods capable to account for the global effects of local damage phenomena on the overall system performance.     

再生碎砖混凝土墙梁结构受力模型试验研究

对再生碎砖混凝土简支墙梁进行承载能力试验,参照GB 50003-2011《砌体结构设计规范》,分析了墙体高跨比、墙体材料对试件承载力的影响。结果表明:再生碎砖混凝土墙梁受力模型为拉杆拱结构模型,承载能力随墙体高跨比、墙体材料强度的增大而提高。设计时应考虑上部墙体和下部托梁的组合作用,再生碎砖混凝土上部墙体承载弯矩80%,下部托梁承载弯矩20%。运用GB50003-2011公式与模型公式进行计算发现,矢高、结构刚度对试件的承载能力有一定影响,这些参数取值至关重要,设计时应引起注意。     

Nonlinear finite element analysis of concrete filled steel plate composite coupling beams: force and deformation mechanics

在外包钢板-混凝土组合连梁试验研究的基础上,对组合连梁试件和不同参数取值的补充模型进行了非线性有限元分析。有限元分析得到的滞回曲线与试验曲线吻合良好,能较好地模拟组合连梁的受力行为。通过应力分析,发现内填混凝土的工作机制类似于斜压杆,其压力沿着连梁对角线方向从一端的受压侧传递到另一端的受压侧。外包钢板承担的剪力比例和弯矩比例的范围分别为0.36~0.76和0.57~0.82;混凝土的剪力与轴压力之比和连梁的高跨比近似相等。连梁的侧向位移由节点区变形引起的梁端转角、连梁的弯曲变形与剪切变形产生;在常用的跨高比范围内,剪切变形产生的侧向位移在总位移中占有较大比例,且受跨高比的影响很大。     

轻骨料混凝土梁抗震性能试验研究

以轻骨料混凝土梁体为主要研究对象,系统试验了梁体在震源下的受力情况、破坏机制、滞回曲线、刚度退化、骨架曲线等能力,同时利用有限元ABAQUS建立模型,并模拟计算出上述各个机制的模拟结果,通过结果计算对比得出试验计算得到的滞回曲线、破坏形态等和有限元分析计算的结果基本吻合,同时也证明了轻骨料混凝土梁体结构可以在低周期反复荷载作用下工作。     

钢管混凝土柱环梁节点非线性有限元分析

采用ANSYS有限元软件建立钢管混凝土柱环梁节点三维实体模型,对节点模型的变形、应力应变情况、开裂状态进行非线性分析。结果表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好,指出了环梁破坏的3种形式,并提出适当的框架梁-环梁配筋比可以控制节点破坏形态,对设计此类节点有较好的参考价值。