基于ABAQUS的大体积混凝土水化热温度场的数值分析

为研究大体积混凝土结构施工过程中的温度场,以指导大体积混凝土施工方案,控制温度裂缝的产生。通过对ABAQUS进行二次开发,利用用户子程序UM ATHT来定义施工过程中水泥水化热的产生。对某工程筏板基础进行分析,通过对实测结果进行对比分析,验证程序的正确性。并比较筏板基础在蓄水养护及一般养护情况下的结果。计算结果与实测结果吻合程度较好,可以较好的计算大体积混凝土结构施工过程中的温度场。蓄水养护可以大大减少大体积混凝土结构表面温度的波动情况,从而使温度裂缝得到有效控制,研究结论对于今后类似大体积混凝土工程,提供参考建议。

基于ABAQUS的钢筋混凝土悬臂梁挠度分析

传统混凝土挠度计算是先通过试验方法测量混凝土弹性模量, 再通过弹性模量求解挠度.在试验求解弹性模量过程中, 存在费力和难以全面检测等缺点.本文采用ABAQUS建立钢筋混凝土悬臂梁模型, 在不同载荷的作用下产生弯曲变形, 通过多组数值计算, 建立压力和挠度之间的关系方程.本研究可对相关工程提供指导.

BFRPC盖梁模壳结构参数数值分析

为了探讨玄武岩纤维活性粉末混凝土(BFRPC)盖梁模壳结构的可行性,采用Abaqus软件建立有限元模型,分析了模壳厚度、纵筋配筋率和U形箍筋配筋率等参数对模壳后浇混凝土阶段受力特点的影响。结果表明:1)后浇混凝土阶段,20 cm厚的BFRPC模壳承载能力极限状态下的最大主应力和正常使用极限状态下的最大位移均满足规范要求,证明了半预制盖梁施工方式的可行性;2)在其他条件不变的前提下,模壳厚度对结构施工阶段受力的影响最大,纵筋配筋率和U形箍筋间距对其影响较小;3)根据所得应力与位移随结构参数的变化曲线,推断出各参数的合理区间,为实际工程应用提供基础。

ABAQUS混凝土应力-应变关系选择

通过对三个在循环荷载作用下混凝土梁和柱,利用ABAQUS混凝土损伤塑性模型进行数值分析,结合试验结果探讨了三种典型的混凝土应力-应变曲线公式对数值分析结果的影响,分析了ABAQUS损伤塑性混凝土材料输入参数,给出了选择混凝土应力-应变曲线和材料输入参数的一些有价值建议。

循环荷载下钢筋混凝土ABAQUS粘结滑移单元

为了考虑钢筋混凝土结构数值分析中粘结性能对模拟结果的影响,提出了一个四节点的粘结滑移单元,单元嵌入在钢筋和2D或3D混凝土单元之间,单元宽度为0,长度同钢筋单元.沿钢筋方向的粘结应力与滑移关系为单元的本构方程,垂直于钢筋方向的位移由罚函数约束.开发了基于ABAQUS软件的应用程序,程序适用于循环加载的钢筋混凝土结构并考虑了粘结强度随荷载循环次数增大而退化的情况.开发的单元成功用于分析已有的拉拔试验并且数值分析的结果与实验数据吻合良好.

循环荷载下MCFT混凝土结构模型

本文将单调荷载下MCFT模型发展到循环荷载并开发到通用有限元软件ABAQUS上,循环荷载下的MCFT模型是由单调荷载下的混凝土拉压曲线结合本文设定的混凝土加载卸载路径而成,编制的ABAQUS程序可以分析钢筋混凝土平面应力结构受循环荷载作用的非线性性能。通过柱、梁、剪力墙以及框架边、内节点实例分析,验证本文编制的程序对多种类型的结构分析都具有有效性。得出的主要结论是本文编制的程序可以准确计算循环荷载作用下钢筋混凝土结构的极限承载能力,数值分析的滞回曲线能很好地模拟出试验曲线的捏拢效果,表明本文方法对ABAQUS自带模型的改进是明显的。

单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析

为了分析简支板受到单向面内约束作用下的火灾行为,对两块足尺混凝土双向板进行了面内荷载和竖向荷载共同作用下的火灾试验。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、钢筋温度、板平面内外变形以及板角平面外约束力变化规律,并与相关试验进行对比。在此基础上,基于EC2和ASCE本构模型,编程对试验板温度场、变形行为和力学机理进行了数值分析。结果表明:当板受到单向面内约束作用时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同,且易出现完整性破坏;板角裂缝分布情况对板角约束力有重要影响;本构模型对火灾下约束板的力学机理影响较大。

开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤影响分析

框架结构中的钢筋混凝土柱由于受到填充墙的影响,在地震中会出现短柱效应从而产生严重的破坏。如何较真实地模拟填充墙影响下的框架柱的地震损伤是该类结构抗倒塌研究的重要内容之一。首先,建立了一种考虑填充墙开洞影响的框架柱分段等效非线性弹簧简化模型,并给出了简化模型中弹簧的恢复力取值;其次,基于该模型,以某实际框架结构为工程背景,对底层框架柱进行了地震损伤非线性数值模拟,并将模拟结果与实际震害进行了比较,验证了简化模型的有效性;最后,对底层框架柱的地震破坏演变机理进行了分析,探讨了开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响规律。研究表明,文中的简化模型可以有效地模拟开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响。填充墙开窗后容易造成框架柱的短柱效应,框架柱沿窗高部分在地震中极易发生脆性剪切破坏,其沿窗高区域的抗震设计应该重点考虑。

混凝土塑性损伤模型参数的选取与验证计算

基于塑性损伤的混凝土本构模型,现行规范与ABAQUS软件给出的应力-应变关系表达式有所不同。在对两种表达式进行分析对比的基础上,对ABAQUS软件自带的混凝土塑性损伤模型(CDP模型)参数选取进行了分析,并给出了该模型参数的选取和调整方法。为了验证模型参数选取的合理性和可靠性,采用ABAQUS软件对算例试验构件进行了有限元数值分析,并将数值分析所得的荷载-位移曲线与试验测试曲线进行对比。结果表明:所选的参数能够满足数值分析的精度要求。

双向面内约束混凝土板火灾试验及数值分析

为研究混凝土板在双向面内约束作用下的火灾行为,对4块混凝土矩形板进行恒载-升温条件下的火灾试验,获得试验板沿板厚的温度场分布、钢筋温度、板平面内外变形、板角约束力和破坏模式等规律。在此基础上,编程对试验板的温度场、变形行为和薄膜机理进行数值分析。结果表明:对于双向面内约束板,其裂缝模式与简支板和单向约束板不同;面内约束作用致使混凝土板后期变形及变形速率增大;不同面内约束下混凝土板具有不同的薄膜机理;相比单向面内约束,双向约束作用更不利于混凝土板受拉薄膜效应发展。

基于ABAQUS的STS管幕结构受力性能数值分析

以STS(Steel Tube Slab)管幕构件室内试验为依托,为充分研究STS管幕构件的力学性能,建立构件的有限元模型,用试验结果标定有限元模型。在此基础上,对管幕结构不同荷载阶段下的变形和应力进行分析,并研究了钢管厚度,翼缘板厚度,螺栓直径等参数对STS管幕构件延性的影响。结果表明:钢管厚度的变化,对试件的延性影响较大;翼缘板厚度的变化,能显著提高试件的延性;螺栓直径的变化,对试件的延性影响不明显。

钢筋混凝土柱的拟静力试验及其数值分析

基于我国现行建筑抗震设计规范设计了一组钢筋混凝土柱,并对其进行了拟静力试验,获得了试验柱的主要破坏形态、滞回曲线及骨架曲线。试验表明,在单调周期荷载作用下,钢筋混凝土柱产生的破坏形式主要是弯曲破坏,破坏时柱底保护层混凝土部分剥落,部分箍筋和纵筋屈服,箍筋起到了良好的约束作用,柱的滞回曲线呈现弓形,形状饱满,具有良好的耗能能力。在试验的基础上,以ABAQUS为分析平台,对试验柱建立了基于纤维梁柱单元的数值分析模型,通过将数值分析与试验结果的对比分析,验证了所建立的数值模型的合理性与可行性,为深入进行钢筋混凝土柱抗震性能的研究奠定了基础。分析表明,钢筋的本构关系对钢筋混凝土柱的非线性数值模拟结果影响较大,为保证数值分析结果的实用性,有必要对其进行更为深入的研究。

混凝土板梁桥合理构造数值分析

为研究不同桥面板厚度和铰缝深度对混凝土板梁桥的刚度及受力性能的影响,建立了30组简支板梁ANSYS有限元数值模型,通过施加中载和边载,取有代表性的板厚和铰缝深度进行分析。分析结果表明,随着桥面板厚度的增加,板梁挠度及板梁底横向拉应力逐渐减小,铰缝内的横向拉应力和竖向剪应力逐渐减小;随着铰缝深度的加大,各板梁挠度差逐渐减小,板梁底横向拉应力逐渐增大,铰缝内的横向拉应力和竖向剪应力逐渐减小;并且随着桥面板厚度的增加,铰缝深度对板梁桥的刚度及受力性能的影响效果逐渐降低。最后,建议板梁桥设计采用薄板梁厚桥面板的结构形式,以提高结构的整体刚度和改善受力性能。

钢板-高强混凝土组合剪力墙火灾反应数值模拟

基于ANSYS有限元软件对钢板-高强混凝土组合剪力墙的火灾反应进行了数值模拟,计算所得的温度场和变形与试验结果吻合较好。在此基础上,对墙身厚度、钢板厚度和约束条件这些因素进行了变参数分析。结果表明,在升降温过程中,约束类型和墙身厚度对剪力墙的挠度影响较大。当剪力墙顶部底部采用固定约束时,最大挠度远远小于一端固定约束时的情况。当钢板厚度与混凝土墙厚之比在1/40~1/12之间时,钢板厚度对于剪力墙的温度场和顶点位移未见明显影响。

GFRP约束玄武岩纤维钢筋混凝土柱偏压性能数值分析

使用有限元软件ABAQUS建立了玻璃纤维增强复合材料(Glass fiber reinforce polymer,简称GFRP)约束玄武岩纤维钢筋混凝土柱的偏心受压数值分析模型,借助其二次开发功能,编写了Python脚本,建立了玄武岩纤维在核心混凝土内部空间的随机分布模型。使用已有文献的13个试件试验数据验证了模型的合理性与正确性,结果表明:该模型可以有效模拟玄武岩纤维随机分布对试件偏压承载力的影响,同时可以有效反映试件偏压下的受力情况,得到的试件极限承载力、荷载-应变曲线和荷载-跨中挠度曲线与试验结果吻合良好。在此基础上对玄武岩纤维体积率、偏心距和长细比对组合柱偏压性能的影响进行分析,结果表明:随偏心距或长细比的增大,试件偏压刚度和极限承载力均逐渐减小,玄武岩纤维的掺入可以有效限制核心混凝土裂缝的拓展,增大试件破坏时的侧向挠度,但过高的玄武岩纤维含量会导致组合柱极限承载力的小幅下降。

方钢管轻骨料混凝土柱滞回性能数值分析

国内对于钢管轻骨料混凝土柱轴向力学性能的研究已开始多年,但目前,对于钢管轻骨料混凝土柱滞回性能的研究却很少.本文基于大型通用软件ABAQUS建立了7个方钢管轻骨料混凝土柱滞回性能分析模型.在选取了合适的材料本构关系的基础上,重点分析了含钢率、轴压比两大参数对于构件骨架曲线的影响.结果表明,轴压比影响构件骨架曲线的形状,随着轴压比的增大,构件水平承载力以及延性略有减小,但对于构件初始刚度影响不大.随着含钢率的变大,构件弹性阶段刚度变化明显、水平承载力有很大提高,但含钢率总体上主要影响骨架曲线的数值,对于构件荷载-位移曲线的形状影响则很小.

混凝土双向板碳纤维布加固的受力性能研究

为了给碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土双向板设计提供理论依据,采用千斤顶加载,应变仪和百分表采集数据,进行了双向板的CFRP二次受力加固试验,证实了CFRP加固钢筋混凝土双向板是一种有效的加固方法,可以使板的承载力和刚度有很大的提高.通过试验结果与塑性铰线理论计算的对比,发现采用塑性铰线理论计算CFRP加固双向板的极限承载力时,中部刚性区域宽度须小于40cm,其计算结果才偏于安全.

大跨度连续箱梁桥挠度敏感性分析

以一座预应力混凝土连续刚构桥作为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件进行数值模拟,对影响大跨度箱梁桥挠度的因素进行敏感性分析。研究结果表明:大跨度连续箱梁桥挠度对张拉控制应力最为敏感,其次为预应力损失,对其他因素的敏感性都不大;跨中挠度变化最大,对各因素的变化最敏感。

蒸压加气混凝土板力学性能参数影响分析

基于ABAQUS软件建立蒸压加气混凝土板三维有限元数值模型,将跨中挠度、开裂荷载、极限荷载模拟结果和试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性。进一步研究了蒸压加气混凝土板宽度、厚度、长度、配筋率四个参数对其力学性能的影响,计算结果表明:增大加气混凝土板的宽度、厚度以及适当增大配筋率会提高板的开裂荷载和极限荷载,增大加气混凝土板的长度会降低板的开裂荷载和极限荷载;在开裂阶段和承载能力阶段,板的挠度均从两端向跨中逐渐增大,挠度的最大值均在板的跨中位置。

设置沥青功能层的水泥混凝土路面传力杆数值分析

设置沥青功能层的半刚性基层水泥混凝土路面是一种新型复合式路面结构。利用ANSYS建立路面结构的三维数值模型,分析水泥路面传力杆不同参数(长度、间距、直径)对接缝两端弯沉差的影响,同时对不同传力杆组合设计参数进行优化分析,得到了设置沥青功能层的水泥混凝土路面传力杆尺寸和间距。计算结果可为设置沥青功能层的水泥混凝土路面结构设计提供理论依据。