ABAQUS本构曲线截断对SRC柱复合受扭性能影响研究

根据ABAQUS计算原理,指出广泛使用的混凝土损伤塑性模型(CDP)模型中,当混凝土本构曲线输入过长会导致在复合受扭下出现混凝土承载力远低于试验值的错误结果。为消除CDP模型缺陷,提出通过在适当位置截断本构曲线以缓解混凝土强度过快下降的思路,并分析了不同截断长度对复合受扭型钢混凝土柱受力性能的影响。结果表明,在0.5ft,r处截断能够较好地拟合实际受力性能。最后为验证普适性,建立模型对6根不同工况的型钢混凝土柱进行数值模拟。结果表明,3根单调加载试件模拟与试验结果误差在4%以内,3根低周反复加载试件模拟误差在15%以内(考虑偶然误差),排除偶然误差后可小于6%,且能模拟出较好的捏缩特性。

混凝土软化本构曲线形状对双K断裂参数的影响

双K断裂准则能够定量描述混凝土结构裂缝的起裂、稳定扩展和失稳断裂。通过简便的试验和基于裂缝扩展粘聚力的解析方法 ,可计算双K断裂参数KiniIc和KunIc。反映粘聚力变化规律的软化本构曲线形状影响起裂韧度KiniIc的确定。对于简单实用的双线性软化本构曲线而言 ,取ws=CTODc,并引入一个直接影响混凝土软化本构曲线形状的参量λ ,结合本课题组新近所做的三点弯曲切口梁试验 ,调整参数λ ,得到了与实测结果相符的双线性软化本构曲线形状 ,用于确定双K断裂参数。

高温后混凝土断裂韧度及软化本构曲线确定

沿用常温下混凝土双线性软化本构曲线形式,对高温后混凝土软化特性进行研究.引入直接影响软化曲线形状的参数λ,结合高温后楔入劈拉试验中确定的起裂韧度与失稳韧度以及失稳韧度、起裂韧度、黏聚韧度三者之间的定量关系,调整参数λ,得到了与实测结果相符的双线性软化本构曲线形状.研究表明,由常温下混凝土材料试验得到的软化本构曲线经过小幅调整,仍能够较好地描述本试验中高温后混凝土的软化特性.

混凝土软化本构曲线形状对K_R阻力曲线的影响(Ⅰ)——用于确定K_R阻力曲线的混凝土软化本构曲线形状

:基于虚拟裂缝扩展粘聚力的新KR 阻力曲线———KR(Δa) ,是较好地描述混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线 .通过简便的试验测定方法和基于虚拟裂缝扩展粘聚力的解析方法 ,就可计算KR(Δa) .KR(Δa)的解析解与选择的混凝土软化本构曲线形状有关 .对于简单实用的双线性软化本构曲线而言 ,参数σs,ws,w0 决定了软化本构曲线的形状 ,是影响KR(Δa)

混凝土软化本构曲线形状对K_R阻力曲线的影响(Ⅱ)──混凝土软化本构曲线形状与K_R阻力曲线的试验研究

基于虚拟裂缝扩展粘聚力的新KR 阻力曲线———KR(Δa) ,是较好地描述混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线 .通过简便的试验和基于虚拟裂缝扩展粘聚力的解析方法 ,就可计算KR(Δa) .结合我们新近进行的断裂试验 ,得到了与实测结果相符的双线性软化本构曲线形状 ,把采用它和采用其他软化本构曲线形状计算的KR(Δa)相比较 .结果表明 ,选择合理的软化本构曲线形状 ,将得到合理的KR(Δa) .

聚丙烯纤维增强混凝土断裂韧度及软化本构曲线确定

对粗、细聚丙烯(Polypropylene, PP)纤维不同混掺情况下的混凝土切口梁试件进行三点弯曲试验,基于双K断裂理论探讨了不同尺寸PP纤维混掺方式对试件断裂韧度的影响及其破坏机理,并通过起裂、失稳、黏聚韧度3者之间的定量关系得到实测黏聚韧度、起裂韧度增量和桥接韧度。借鉴3种普通混凝土的双线性软化本构曲线计算得到理论黏聚韧度,并将其与实测黏聚韧度对比,确定适合于不同纤维掺入情况下PP纤维增强混凝土(Polypropylene fiber reinforced concrete, PFRC)的双线性软化本构曲线。研究结果表明,PFRC相对素混凝土有较高的起裂韧度、失稳韧度和断裂能;2或3种尺寸PP纤维混掺时,其桥接应力对桥接韧度的增强效果非常显著;3种尺寸PP纤维在裂缝扩展的不同阶段发挥桥接作用,体现了良好的混掺增强、增韧效应;徐世烺和Reinhardt改进的双线性软化本构曲线,取校正系数λ为6时,可较好地适用于PFRC。

用于确定双K断裂参数的混凝土软化本构曲线

针对基于虚拟裂缝扩展粘聚力的解析方法确定双K断裂参数时 ,起裂韧度 KiniIc和选定的混凝土软化本构曲线形状有关的问题 ,指出对于双线性软化本构曲线而言 ,其拐点坐标 (ws,σs)的取值大小对 KiniIc有一定影响。当取 ws等于临界裂缝尖端张开位移 ,并引入一个反映混凝土变形性能的参量λ时 ,λ的大小将直接影响 KiniIc的确定。通过将三点弯曲梁断裂试验取得的 KiniIc实测结果与选择不同混凝土软化本构曲线形状得到的解析解进行对比 ,得到了使两者吻合的参量 λ和软化本构曲线形状 ,为确定双 K断裂参数中的起裂韧度 KiniIc提供了适合的双线性软化本构曲线。

考虑应变率效应的本构曲线耦合外延方法

针对部分应变率敏感材料,利用颈缩点对拉伸试验曲线进行归一化缩放,得到一条率无关的材料本构主线,然后结合有限元逆向法将该主线外延,推导出率相关的本构曲线外延耦合模型。对6016铝合金进行不同应变率下的单向拉伸试验,同时利用该耦合模型得到各应变率下的材料本构曲线并进行数值模拟,仿真结果与物理试验对标良好,证明该耦合模型对部分速率敏感材料具有很好的适用性。

土体双曲线本构模型的参数反演

采用直接反分析法对土体双曲线本构模型参数 K、c、φ的反演进行了研究 ,确定实现这些参数反演时所要满足的条件 .通过一填土算例分析探讨了观测信息对参数反演结果的影响 ,并实现了双层地基上

纤维编织网水泥基复合材料轴拉全曲线本构模型

本文对纤维编织网水泥基复合材料轴拉全曲线本构模型进行了研究。针对纤维编织网增强水泥基复合材料单轴受拉破坏的四个不同阶段,建立了受拉全曲线力学模型,其中,采用刚度衰减系数描述受拉过程中刚度下降的过程,并分别给出了不同阶段的刚度衰减系数表达式,进而与现有试验结果进行了对比分析。结果表明:本文理论模型与试验结果对比吻合较好。此外,本文模型包含了受拉全过程中的下降段,能够更完整地描述纤维编织网水泥基复合材料受拉破坏全过程。本文的研究进一步明确了纤维编织网水泥基复合材料的单轴拉伸性能,可为提高构件延性的设计提供理论基础。

试件尺寸对混凝土新K_R阻力曲线的影响

本文采用课题组已取得的实验研究结果 ,观测混凝土断裂全过程中基于粘聚力的新KR 阻力曲线的尺寸效应问题 .首先确定反映混凝土软化特性的软化本构曲线形状 ,对于简单实用的双线性软化本构曲线而言 ,取其拐点横坐标值为临界裂缝尖端张开位移 ,并引入一个直接影响混凝土软化本构曲线形状的参量λ ,结合实验结果 ,调整λ ,便得到用于计算新KR 阻力曲线的与实测结果相符的软化本构曲线形状 .结果表明 ,所获得的新KR

高温后混凝土断裂韧度阻力曲线的权函数求解

基于虚拟裂缝黏聚应力分布,采用解析法与权函数法,对高温后混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线进行求解.试验采用楔入劈拉法,设置20～600℃共10组温度.混凝土断裂全过程划分为四个部分,裂缝黏聚应力按照Petersson及CEB-FIP Model 1990两类双线性软化本构曲线分布.结果表明：断裂韧度阻力曲线随裂缝扩展长度的增加而增长,但随温度的上升呈下降趋势;解析法与权函数法计算结果吻合较好;软化本构曲线对断裂韧度阻力曲线的形状有明显影响.

HRB500高强钢筋与活性粉末混凝土黏结滑移本构关系研究

为了研究高强钢筋与活性粉末混凝土(简称RPC)的黏结性能,以钢筋直径与锚固长度为变量通过中心拉拔试验分别测定了HRB500型高强钢筋与三种不同配合比的活性粉末混凝土的黏结应力和滑移值。通过理论分析与数据拟合,探讨了影响黏结性能的主要因素,在试验与计算分析的基础上建立了黏结-滑移本构关系。拟合出的黏结-滑移本构曲线基本反映出试验曲线的变化规律,并通过比较初步分析了三种不同纤维掺量制作的RPC试块与高强钢筋黏结滑移曲线的变化规律,可为活性粉末混凝土结构有限元分析提供参考。

PBX炸药损伤本构模型及其工程运用

为了对高聚物黏结炸药(PBX)在动态冲击载荷下可能产生的损伤进行研究,采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置获得了PBX炸药材料在不同应变率条件下出现力学损伤的本构曲线,并基于含损伤变量的Z‑W‑T本构模型对本构曲线进行了分段拟合。然后基于拟合结果、有限元理论、弹塑性力学与ABAQUS/VUMAT语法编写了PBX炸药含损伤材料子程序,并对该子程序进行了有限元验证及有限元工程算例计算。结果表明:有限元验证得到的结果与试验结果吻合良好,相关度在0.95以上;破片侵彻算例计算得到的应力云图与损伤变量云图反映PBX炸药材料在冲击载荷下发生的变化及可能产生损伤的部位;并且损伤云图的演化过程反映了PBX炸药材料损伤演化与应变率效应的相关性。

基于Pushover分析的预压装配式框架结构整体抗震性能系数研究

对8个按中国规范设计的不同层数、不同设防烈度的预压装配式框架结构中的梁柱节点进行有限元分析,根据有限元分析得到的各节点截面弯矩-转角曲线计算其初始转动刚度和定义了预压装配式梁柱节点的塑性铰骨架曲线。在此基础上分别对8个预压装配式框架结构在倒三角分布和均匀分布两种水平侧向力分布模式下进行了Pushover分析,研究了不同分布方式对预压装配式框架结构Pushover分析结果的影响。通过能力谱法得到了各结构在小震和大震下的最大层间位移角,结果表明预压装配式结构能够满足抗震规范中关于小震和大震下的位移限值要求。根据Pushover能力曲线得到整体抗震性能系数,给出了结构超强系数、反应修正系数、位移放大系数的建议值,可为预压装配式框架结构的设计提供依据。

动、静载环境下界面土直剪试验

为了探究土体界面土的力学性质及其变化规律,以粉土、粉质黏土和碎石土作为试验材料,以法向应力大小、上下土层类型、界面处理方式、动载环境、静载环境和动载作用时长等作为试验变量因素,运用正交试验设计方法对不同类型的原状土和重塑土试样进行室内直剪试验,得到了土体界面土的剪力-位移本构曲线,根据曲线中的峰值抗剪强度计算出了能够反映界面土抵抗黏性破坏能力的黏结系数。试验结果表明:粉土的黏结系数小于粉质黏土;界面土的抗剪强度与上下土层的结合类型相关,界面土的粗糙度越大,界面土处的土体接触越充分,则界面土的力学性质越好;随着动载作用时间的增加,土体界面土的抗剪强度会有所下降;并且,界面土的力学性质与上下土层性质之间有一定的联系。

基于修正的软化拉压杆模型的RC框架边节点受剪性能研究

在软化拉压杆模型(Softened strut and tie model, SSTM)基础上,针对边节点受力特点,建议采用更准确的混凝土斜压杆倾角计算公式,并基于44个RC框架边节点核心区剪应力-剪应变骨架曲线的试验数据,拟合了软化混凝土本构曲线,提出修正的软化拉压杆模型(Modified softened strut and tie model, MSSTM)。使用传统SSTM模型、约束斜压杆模型和MSSTM模型分别对91个边节点受剪承载力(其中56个发生节点核心区剪切破坏)、26个边节点核心区剪应力-剪应变骨架曲线进行计算。结果表明:MSSTM模型对受剪承载力以及剪应力-剪应变骨架曲线的预测效果整体优于SSTM模型和约束斜压杆模型。就承载力而言,SSTM模型、约束斜压杆模型和MSSTM模型的计算值与试验值之比的均值分别为1.028、1.203和0.995,变异系数分别为0.230、0.273和0.164。MSSTM模型计算结果更准确且离散性更小。此外,MSSTM模型可较好预测应力-应变曲线上的特征参数,尤其是峰值剪应力和开裂刚度。两者计算与试验结果比值的均值分别为1.14和1.02。

基于ABAQUS塑性损伤的半灌浆套筒力学性能有限元分析

为研究钢筋直径、灌浆饱满度以及锚固端钢筋偏心对半灌浆套筒连接件的力学性能影响,选用考虑损伤塑性的套筒灌浆料本构曲线方程,通过ABAQUS有限元软件进行建模分析。研究结果表明:钢筋直径减小,半灌浆套筒连接件的屈服强度与极限强度降低,筒壁应变减小;随着灌浆料饱满度的增加,最大荷载下总伸长率降低;当灌浆饱满度低于75%时,将会出现钢筋拔出破坏形式;钢筋垂直偏心时,偏心试件与原试件相比,弹性阶段曲线基本相同,在强化阶段,随着偏心距离增大,屈服强度和极限强度降低,套筒纵向应变增大;钢筋倾斜偏心时,随着倾斜角度增大,屈服强度和极限强度降低,变形增大,当倾斜角度≥3°时,钢筋未达到屈服强度前因灌浆料压碎拔出破坏。

不同温度下金属材料断裂韧度数据处理方法研究

金属材料断裂韧度测试标准主要采用的是美国ASTM E1820和国际ISO 12135标准,然而其通过处理测试得到的J-Δa数据获得JIC的方法具有明显的区别。主要研究如何对J-Δa数据进行处理以获得合理的JIC值,基于材料本构模型特点提出了在不同温度下金属材料断裂韧度数据处理方法,即本构曲线法(CCM);以金属材料(国产SA508-Ⅲ钢)在不同温度下的断裂韧度数据为例,采用CCM数据处理方法对材料的断裂韧度进行分析计算,并与ASTM E1820,ISO 12135标准进行了比较。结果表明,CCM得到的材料断裂韧度在ASTM E1820,ISO 12135标准数据之间,对于理想弹塑性材料,其CCM结果与ASTM E1820标准结果一致;对于在不同温度下会表现出不同本构特性的金属材料,选用CCM能够获得其在不同温度条件下更合适的断裂韧度。

应变速率和变形温度对T122耐热钢流变应力和临界动态再结晶行为的影响

利用Gleeble－3500热模拟试验机研究了T122耐热钢在900-1200℃,应变速率为10-2—lO1s-1条件下的热压缩变形行为．采用应变硬化速率—应力(θ－σ)曲线图较精确地获得了饱和流变应力和峰值应力;用回归法确定了双曲线本构方程中的变形激活能及材料常数,确定了T122钢在饱和应力和峰值应力条件下的变形激活能分别为570和548 kJ／mol;采用力学方法直接从流变曲线确定了T122钢发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Zener—Hollomon参数的关系式．