一种混凝土疲劳损伤模型及其有限元实现

混凝土结构在疲劳荷载作用下材料行为会发生变化,损伤的累计对结构产生不利的影响,本文提出了一种简单合适的疲劳损伤模型,并应用ABAQUS有限元软件编写UMAT用户子程序将模型数值化实现,该模型能考虑拉压行为的差异、复杂应力状态和低应力水平疲劳荷载作用下的损伤累计。本文合理调整模型中的材料参数,得出:在单轴拉伸和压缩荷载作用下,该模型的应力应变关系曲线与混凝土规范规定的曲线基本一致;在简单疲劳荷载作用下,损伤随疲劳荷载作用次数的增加有明显的两个阶段,刚开始缓慢增长,损伤累计到一定程度时快速增长;随着应力水平的降低,混凝土材料的疲劳寿命明显增长。本文提出的疲劳损伤模型,结合数值模拟方法,对于研究混凝土结构在疲劳荷载作用下,损伤累计和应力重分布特点以及损伤累计对结构的整体受力性能的影响等具有一定的意义。

基础环式风机基础损伤分析及其优化设计研究

风机基础作为风机塔筒的固定端,在服役过程中不断承受由上部结构传递下来的交变荷载作用,风机基础的局部损伤累积破坏对结构整体的安全运行造成威胁。应用有限元软件ABAQUS对风机基础和基础环进行了极端荷载下的连接性能分析,通过对比分析研究了风机基础与基础环间的缝隙存在对损伤的影响,并进行了基础环尺寸优化、钢-聚丙烯混杂纤维混凝土优化、钢筋调整布置优化三方面的研究。计算分析表明:在极端荷载作用下,基础环下法兰两侧混凝土受拉区的损伤沿环向、径向和竖向累积和扩展,进而导致基础与基础环之间的脱开位移增加;3种优化设计方案都能有效地缓解基础的损伤,考虑到设计的经济性和安全性,建议结合基础环尺寸优化和钢筋调整布置优化设计方案来进行风机基础的优化设计。