钢筋混凝土有限元分析的图形前处理

在钢筋混凝土有限元分析中 ,钢筋单元与混凝土单元相连的粘结单元的编号直接影响有限元刚度矩阵的大小。在现行的分析中 ,单元剖分软件大多采用FORTRAN语言编写 ,单元数据存储采用数组方式 ,粘结单元编号的差值很大 ,造成有限元刚度矩阵的增大。笔者按照面向对象的程序设计方法 ,建立了有关描述有限元分析前处理的图形类、路径、点 ,用链表方式实现图形中点、路径的链接 ,方便的实现了图形的复制、移动、组合等功能 ,同时实现了粘结单元的连续编号 。

钢筋混凝土有限元分析模型的对比分析研究

针对现有的钢筋混凝土有限元分析模型,列出了其近年来在分析钢筋混凝土性能方面的应用。基于三种有限元分析模型,运用ANSYS软件对钢筋混凝土悬臂梁进行模拟。对比分析了三种钢筋混凝土有限元分析模型的模拟结果,并探讨单元划分对模拟结果的影响。

钢筋混凝土有限元分析中 Darwin 模型下的徐变计算

在现有徐变计算方法的基础上，提出了适用于Ｄａｒｗｉｎ模型的徐变计算方法．给出了混凝土未开裂和开裂时的徐变计算公式．实际工程算例表明，本文提出的方法是合理的．

钢筋混凝土有限元分析

ANSYS是通用的有限元分析软件 ,能比较准确、方便地进行钢筋混凝土有限元分析。

前处理技术及其在钢筋混凝土有限元分析中的应用

本文综合评述了有限元分析前处理技术中的几个主要问题:网格自动生成算法、网格自适应问题、节点编号及带宽优化等,并简要介绍了指示矩阵算法在钢筋混凝土有限元分析数据前处理和子结构分析数据自动传递技术中的应用。

利用AutoCAD辅助钢筋混凝土有限元分析的一种方法

本文主要介绍一种有限元结构分析的辅助程序,即利用 AutoCAD 绘制有限元模型网格图,并将有限元分析所需大量数据(如结点编号和结点坐标)由手工输入变为人机交互式自动输入,从而大大提高了工作效率和数据的可靠性。文章就程序设计和功能的实现方法进行探讨。

成型钢筋混凝土柱抗震性能非线性有限元分析

成型钢筋是采用机械加工成型的钢筋制品,能有效提高钢筋加工质量与效率,降低加工成本,减少废料损耗,具有广阔的应用前景。目前,有关成型钢筋混凝土构件的研究主要集中在楼板和剪力墙方面,对柱的研究则相对较少。基于有限元软件ABAQUS,建立了成型钢筋混凝土柱的滞回分析模型。基于完成的3根成型钢筋混凝土柱抗震试验研究结果,验证了该模型合理性。在此基础上,开展了有限元参数分析,主要参数包括成型方式(穿箍、绕箍)、轴压比(0.2,0.4,0.6,0.8)、混凝土强度等级(C30,C40,C50,C60)、纵筋配筋率(0.78%,1.1%,1.5%,3.0%)、配箍率(0.45%,0.7%,1.0%)及箍筋构造(体积配箍率相同,双肢或三肢)等。分析结果表明:穿箍成型、绕箍成型和绑扎对比试件的承载力相近,相差≤5%;当轴压比从0.2增加到0.8时,试件的承载力提高22%,而延性系数下降42%;当纵筋配筋率从0.78%增加到1.5%时,试件的承载力提高31%,延性系数提高11%,而当配筋率从1.5%增加到3.1%时,试件的承载力提高39%,延性系数则降低52%;当纵筋配筋率从0.78%增加到1.5%时,双肢箍试件比三肢箍试件的延性系数高约20%,而当配筋率从1.5%增加到3.1%时,双肢箍试件的延性系数较三肢箍试件低约25%,这主要是由于在高配筋率情况下三肢箍对截面约束效果更好所致。

成型钢筋混凝土T形梁抗震性能非线性有限元分析

成型钢筋采用钢筋集中加工与配送模式,具有生产效率高、质量稳定、经济性好等特点,是建筑工业化的重要环节。成型钢筋骨架和钢筋焊接网是2种常见的成型钢筋。针对腹板配置成型钢筋骨架、翼缘配置钢筋焊接网的混凝土T形梁,基于有限元软件ABAQUS建立了考虑成型钢筋构造的非线性有限元模型,有限元分析结果与完成的成型钢筋混凝土T形梁低周反复荷载试验结果吻合较好。在此基础上,研究了钢筋成型工艺(手工绑扎、绕箍成型、穿箍成型)、混凝土浇筑方式(现浇、叠合)、混凝土强度(C30,C40,C50)、纵筋配筋率(0.4%,0.6%,0.8%,1.2%)、配箍率(0.2%,0.4%,0.6%)对钢筋混凝土T形梁抗震性能的影响规律。结果表明:绕箍成型、穿箍成型钢筋叠合梁和手工绑扎钢筋现浇梁的荷载-位移曲线较相似,所有试件位移延性在4.4~5.2;相比于纵筋配筋率为0.4%的绕箍成型钢筋叠合梁,纵筋配筋率为0.6%~1.2%试件的正、反向抗弯承载力分别提高25%~93%,18%~48%,正向位移延性由4.3下降为4.2~4.0,反向位移延性由5.0下降为4.8~4.5;绕箍成型钢筋叠合梁与现浇梁的骨架曲线相近,叠合梁比现浇梁的正、反向抗弯承载力分别低6%和10%以内;混凝土强度和配箍率对绕箍成型钢筋混凝土梁的抗弯承载力和位移延性的影响在4%以内。总体上,成型钢筋混凝土T形梁具有较好的抗震性能,成型钢筋可作为传统手工绑扎钢筋的替代方案。

基于扩展有限元、内聚力单元和单元失效的受弯钢筋混凝土梁数值模拟分析

利用Abaqus中扩展有限元法、内聚力单元和显示动力分析模块下单元失效分析钢筋混凝土梁的受弯响应,对比混凝土4点受弯梁试验和有限元分析的整体性能、损伤与失效,提出混凝土的精细化建模方法。根据模拟结果可知:扩展有限元法和内置内聚力单元模拟混凝土整体性能和拉裂行为精度较高;扩展有限元法模拟的混凝土裂纹扩展路径自由,适合对受力或相互作用复杂的混凝土进行精细化建模与损伤分析;内置内聚力单元的裂纹形成与扩展依赖单元网格密度与形状,适合在相关理论成熟或试验数据全面的基础上做影响参数分析;设置单元失效准则可同时模拟混凝土的压溃和拉裂行为,但损伤发展较快,精度偏低。

钢筋混凝土剪力墙面外抗震性能有限元分析

研究了混凝土强度、轴压比和纵筋配筋率对钢筋混凝土剪力墙面外荷载下抗震性能的影响,通过ABAQUS建立了抗震分析模型进行面外方向的低循环加载试验并开展有限元参数分析。试验结果表明:面外滞回曲线封闭面积较小,残余变形较大,耗能较差。混凝土强度等级C40、C50的承载力相较于C30时的分别增大了5.7%,37.6%,纵筋配筋率1.2%、1.6%的承载力相较于纵筋配筋率0.8%时的分别增大了28.2%,66.7%,轴压比0.4、0.6相较于轴压比0.2时的分别提高了11.4%、22.9%,但高轴压比下剪力墙的刚度退化较快,剪力墙的抗震性能降低。

钢筋混凝土柱火灾后偏压力学性能有限元分析

建立钢筋混凝土柱温度场和火灾作用后偏压受力性能的有限元分析模型,有限元计算的破坏形态、荷载-变形曲线、承载力和试验结果吻合良好。同时,分析了圆形截面和方形截面偏压柱的温度变化和受力特性。结果表明,与外表面相同距离点的方形截面温度比圆形截面温度低;受高温和应力作用,偏压柱混凝土最大压应力和拉应力不在截面最外边缘,而是出现在左右半部中间附近,并且随着挠度增加,最大压应力位置向受拉侧偏移;受火时间小于90 min时,钢筋混凝土柱承载力和刚度随受火时间增加快速下降,而后下降平缓;火灾后剩余刚度系数小于火灾后剩余承载力系数,受火时间90 min时,钢筋混凝土柱火灾后剩余承载力和刚度系数分别约为0.45和0.37。

基于有限元的钢筋混凝土开口深梁设计与分析

深梁在受到外荷载时,其受力特点较为复杂。对此,采用有限元模型分析简支深梁和连续深梁存在孔洞时其受力变形规律。结论如下:①开口深梁在受到外荷载作用时,横截面不符合平面假定;②梁体受到外荷载时,其挠度值能够满足要求。③简支开口深梁梁体在开口处存在应力集中现象,应在梁两端增加斜向钢筋配置,在开口处也应加强钢筋构造,其余部位按照一般梁配筋。④两跨连续开口深梁开口处应力集中现象与单跨梁相比较弱,但中间支座受到的剪应力最大,需加强中间支座处的钢筋布置。

钢筋混凝土结构植筋拉拔及有限元分析

本文对钢筋混凝土结构的力学性质以及植筋拉拔的基本力学原理进行了分析,阐明了外部荷载对混凝土结构的作用,并考虑了不同加载条件下的结构响应;同时借助有限元分析直观展示了植筋拉拔过程中的应力分布,探讨了钢筋混凝土结构在不同加载条件下的变形特性。通过了解钢筋混凝土结构和植筋拉拔的作用原理,可以更好地优化钢筋混凝土结构设计以及施工过程,提高结构的稳定性和质量,对于工程实践具有重要意义。

外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能有限元分析

为了研究外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁在疲劳荷载下的抗弯性能,本文综合考虑混凝土、钢筋和CFRP在疲劳加载过程中的疲劳损伤,分别建立各自的疲劳本构模型;采用疲劳累积损伤失效全过程数值分析方法,利用ABAQUS软件对外贴预应力CFRP布加固的钢筋混凝土梁进行建模分析,分别研究混凝土强度、疲劳荷载幅以及CFRP预应力水平对疲劳荷载下加固梁抗弯性能的影响。分析结果可得:提升混凝土强度、提高CFRP的预应力水平、减小荷载幅等措施均可以增大加固梁在疲劳加载后的剩余承载力,同时减小混凝土、钢筋以及CFRP的应变,达到改善加固梁的受力和变形性能的效果;提高CFRP预应力水平可以有效提升CFRP的强度利用率,充分发挥其高强特性。

锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁寿命预测及敏感性分析

为了探究锈蚀和疲劳作用后钢筋混凝土梁的长期性能,基于试验建立了钢筋混凝土梁含初始损伤的长期性能计算模型.基于该模型建立了锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁的极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟研究了梁长期性能的时变可靠度并进行了寿命预测,分析了设计参数和初始损伤对梁使用寿命的影响,研究了试验梁满足100 a使用寿命的临界服役条件.结果表明,锈蚀和疲劳作用会严重削弱钢筋混凝土梁的长期性能,仅含4%锈蚀率和15%疲劳损伤梁的长期性能难以满足服役要求.增加梁的截面高度和钢筋截面面积可以有效地提高梁的长期性能,增大梁的截面宽度只能改善初始损伤小的梁的长期性能.

钢筋混凝土不等肢L形单向偏心受压柱参数分析

本文运用了ABAQUS有限元软件,设计了14个有限元试件进行参数分析,具体分析了钢筋混凝土不等肢L形单向偏心受压柱的承载力及变形能力受混凝土强度、纵筋配筋率、偏心率等因素的影响规律。

体外预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的理论与数值分析

随着服役时间的增长和车辆荷载的增加,老旧的钢筋混凝土桥梁面临承载力不足、变形超限等问题,采用体外预应力CFRP筋对其加固是一种有效的解决方法。采用有限元分析软件ABAQUS对某跨度24 m的铁路桥梁进行数值模拟与参数分析,其中,根据不同的CFRP预应力筋的直径(31 mm、43 mm、61 mm)和预应力大小(250 MPa、500 MPa、750 MPa、1000 MPa、1250 MPa),获得模型梁的开裂弯矩、梁底钢筋屈服弯矩以及梁开裂时的跨中变形。将《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)等现行规范的理论计算结果与数值模拟结果进行对比,发现两者吻合良好,误差在15%以内,从而验证了规范中钢筋混凝土梁开裂弯矩计算公式、正截面承载力计算公式以及跨中挠度计算公式对于体外预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的适用性与准确性,为实际工程加固设计提供参考。

钢筋混凝土现浇楼板裂缝原因分析与治理策略

针对钢筋混凝土现浇楼板裂缝问题,分析了施工原材料和施工工艺等因素的影响,探讨了裂缝的治理策略,包括加强施工管理、采用适当的混凝土配合比和钢筋配置、补修和加固等措施。案例工程的实践表明:对于钢筋混凝土现浇楼板裂缝问题应采取综合治理措施,不仅要关注材料和施工工艺控制,还需对结构设计和后期养护进行全面考虑。只有这样才能够有效地解决钢筋混凝土现浇楼板裂缝问题,提高建筑物的安全性和使用寿命。

近场爆炸荷载作用下装配式钢筋混凝土叠合梁动力响应数值分析

为研究装配式钢筋混凝土叠合梁的抗爆性能,采用显式动力有限元软件LS-DYNA建立了相应的数值模型,通过已有的钢筋混凝土现浇梁爆炸试验研究对数值模型进行了验证。采用验证了的数值模型对爆炸荷载作用下的叠合梁和现浇梁进行动力响应分析,考虑比例距离、炸药量、浇筑方式等参数变化对装配式钢筋混凝土叠合梁动力响应及抗爆性能的影响。结果表明:随比例距离减小或炸药量增大,梁破坏形态由弯曲破坏向弯剪破坏转变,梁位移响应加剧;叠合梁抗爆性能略低于现浇梁,但尚能满足规范要求。

FRP筋-钢筋混合配筋的超高性能混凝土梁受弯有限元分析

研究配筋率、混合配筋等效配筋率、FRP筋面积比、UHPC抗拉强度、钢筋配置形式对UHPC梁受弯性能的影响。分析各参数对UHPC梁屈服荷载、峰值荷载、挠度及破坏形式的影响。结果表明:随着配筋率的增加,纯钢筋UHPC梁刚度、屈服荷载、峰值荷载及对应的挠度均得到不同程度提高;UHPC混合配筋梁随FRP筋面积比的增大,峰值荷载及峰值荷载挠度增大,UHPC混合配筋梁的抗变形能力变差;随UHPC抗拉强度的提升,UHPC梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载增大,对应的挠度减小;采用双层布置的UHPC混合配筋梁比单层布置梁屈服荷载、峰值荷载小。本文为FRP-钢筋混合配筋UHPC结构的工程应用提供参考。