钢筋混凝土平面等效桁架模型

针对钢筋混凝土结构有限元分析模型复杂性和难以确定的断裂损伤关系,提出了一种简便的钢筋混凝土有限元模型——平面等效桁架模型。通过RC结构平面应力单元和平面等效桁架单元在同样的节点荷载作用下的位移等效,分析了桁架单元中各桁架杆件的初始等效轴向刚度、等效截面积和等效弹性模量。借鉴有限元求解模式,建立RC平面桁架单元的单元刚度矩阵、应变矩阵和轴力矩阵,进而得出RC平面等效桁架整体式模型和相应的破坏准则。最后,用可视化的VISUAL BASIC语言编制程序计算了Scordelies和Bresler试验梁,理论分析和计算结果表明,对平面应力(应变)问题。用此单元达到简化计算模型,通过一维桁架杆件的开裂或压碎方便模拟构件裂缝的发生和延伸和结构刚度的退化,并有较好的计算精度。

基于有限等参单元的等效平面桁架模型

针对有限元分析的复杂性,从弹性力学平面应力单元出发,结合无限小单元法和有限单元法,提出了等效平面桁架模型。基于平面应力单元和等效桁架单元在同样节点荷载下的位移等效,分析了等效后桁架杆件的初始刚度、截面面积及等效弹性模量等特征值;建立了等效平面桁架模型的单元刚度矩阵、应变矩阵和单元的轴力矩阵;给出了等效平面桁架模型的分离式模型,分析了非规则带钢筋的四边形等参单元,建立了等参单元等效平面桁架模型的单元刚度矩阵。以某混凝土简支梁和混凝土重力坝作为研究对象,将等效桁架模型与有限元分析软件ANSYS 9.0的计算结果做比较。结果表明,等效桁架模型对平面问题的处理可以满足工程精度的要求,同时使计算模型简单化,体现了等效平面桁架模型的科学性。

等效桁架等参单元模型

结合无限小单元法和有限单元法的优点,提出了平面等效桁架模型。分析了等效后桁架杆件的初始刚度、截面面积以及等效弹性模量等特征值。建立了等效桁架模型的单刚矩阵、应变矩阵和单元的轴力阵。在钢筋混凝土结构的应用中,给出了平面等效桁架模型的分离式模型,分析了非规则带钢筋的四边形等参单元,建立了等参单元平面等效桁架模型的单元刚度矩阵。

一种新型装配式混凝土剪力墙等效平面桁架模型

针对一种具有一定地震响应自适应能力的新型装配式剪力墙的墙体,提出一种等效平面桁架模型非线性分析方法,有效解决传统的建模方法效率低下、提取的结构刚度和质量矩阵的阶数过大,影响后续结构振动控制系统调用的问题。对两种由不同水平连接装置连接而成的新型装配式剪力墙进行加载试验;通过刚度等效将矩形平面微元体简化为等效平面桁架单元,通过强调等效原则对混凝土应力-应变关系进行修正;结合装配式剪力墙等效平面桁架模型的特点,提出一种适用于该模型的破坏准则和一种裂缝处理方法。将新型装配式剪力墙等效平面桁架模型的模拟结果和试验结果进行误差分析,结果表明,所建等效平面桁架模型能够快速提取结构刚度、质量矩阵;单向推覆所得结果与试验特征荷载平均相对误差为4.0%,与ANSYS和ABAQUS传统有限元模拟结果特征荷载平均相对误差分别为2.3%和2.7%,但计算时间分别降低了60%和64%。所建立的新型装配式剪力墙结构等效平面桁架模型能够适用于后续结构振动控制中,且精度较高。

脆性材料极限强度的数值试验研究

通过对建立在细观力学基础上的多重随机等效平面桁架模型中的强度分布理论及参数的研究,对材料内部的初始缺陷和不均匀性进行了表征和分析,通过模型杆件强度分布的随机性的数值试验方法分析材料的非线性程度,为在外载荷作用下模拟不同非线性程度的材料提供了理论基础。

混凝土剪切破坏数值模拟

混凝土是一种典型的非均匀准脆性材料,其力学性能比较复杂。对于混凝土的剪切断裂问题一直是个难点和热点。由于受试验方法,加载系统等因素影响很难形成纯剪切状态,所测的实际结果相差较大。本文应用了一种新的数值模拟方法—多重随机等效平面桁架模型,对双中心剪切试样(DCN)进行了数值模拟。数值模拟结果与实验结果表现出较好的一致性,说明了本模型的合理性和有效性。

网格细观损伤扩展理论的建立及参数研究

非均匀材料细观结构的开裂由其自身的强度和承受的应力所决定,但材料内部微裂隙的扩展实质上是一个非平衡的动态过程。本文应用多重随机等效桁架模型建立的网格细观损伤扩展理论,来考虑非均匀脆性材料由于裂纹的产生对其周围的影响;并对非均匀脆性材料在拉伸、压缩荷载作用下,考虑细观损伤扩展后的力学性能作了研究分析。