混凝土结构弹塑性分析
混凝土cdp本构
混凝土cdp本构混凝土是一种常见的建筑材料，具有良好的强度和耐久性。
在设计和分析混凝土结构时，混凝土的本构模型是非常重要的。
本文将介绍混凝土的本构模型之一——混凝土弹塑性本构模型（Concrete Damaged Plasticity Model，简称CDP）。
一、混凝土弹塑性本构模型的基本原理混凝土弹塑性本构模型是基于弹塑性力学理论开发的一种模型，用于描述混凝土在受力过程中的弹性和塑性行为。
该模型考虑了混凝土的弹性、损伤和塑性三个阶段，并能够准确地模拟混凝土在不同受力状态下的力学行为。
混凝土的弹性本构行为可以通过胡克定律来描述，即应力与应变之间的线性关系。
而混凝土的塑性本构行为则需要引入一些额外的参数来描述，如损伤变量、塑性应变等。
二、混凝土弹塑性本构模型的特点1. 考虑非线性行为：混凝土在受力过程中会出现非线性行为，如应力-应变曲线的非线性、弹塑性转变等。
CDP模型能够准确地描述这些非线性行为。
2. 考虑损伤效应：混凝土在受力过程中会发生损伤，即出现裂缝或破坏。
CDP模型通过引入损伤变量来描述混凝土的损伤过程，并能够准确地模拟混凝土的裂缝扩展和破坏。
3. 考虑三轴应力状态：混凝土在实际工程中往往会受到多向应力的作用，如拉压、剪切等。
CDP模型考虑了三轴应力状态下混凝土的力学行为，能够准确地模拟混凝土在不同应力状态下的响应。
4. 考虑温度效应：混凝土在受力过程中的温度变化也会对其力学性能产生影响。
CDP模型可以考虑温度效应，并通过引入温度参数来描述混凝土的热力学行为。
三、混凝土弹塑性本构模型的应用混凝土弹塑性本构模型在工程实践中应用广泛，特别是在大型混凝土结构的设计和分析中起到了重要的作用。
例如，在水坝工程中，为了准确地评估混凝土坝体的稳定性和安全性，需要使用CDP模型来模拟混凝土在洪水冲击和地震作用下的力学行为。
在桥梁、隧道、建筑物等混凝土结构的设计中，CDP模型也可以用于预测混凝土的变形和破坏，从而指导结构的设计和施工。
钢管混凝土结构的弹塑性时程分析
维普资讯
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Ｉ ８卷 ｌ 期
２０ ０ ２年 ３月
世
界
地
震
工
程
Ｖｏ ． ８ １１ 。Ｎｏ １
ＷＯＲＬ Ｅ Ｒ ＨＱ Ｄ Ａ Ｔ ＵＡＫ ＮＧＩ Ｅ ＮＧ ＥＥ ＮＥ ＲＩ
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文章编 号： １０ —６ ６ ￣ ０ ）１ ０ ３ ４ ０ ７ ０ ９ ０ ２０ —０ ７ —０
由折 线段 组成 的恢复 力 特性 曲线作 为近 似的计 算模 型。
ｌ 钢 管混 凝土 柱恢复 力 曲线 ＿ １
对于 圆钢 管 混 凝 上， 在工 程 实用 范围内 ，可 以采 用 双 线性 模 型来 描 述 其 Ｍ 一币恢 复 力 模 型 。
得 到 了广 泛 的应用 。特 别是 近几 十年来 随着计算 机 的迅 速发展 ，相应 的数值 计 算 方 法 趋于 成 熟 与完 善，
使得复杂的理沧分析 与计算成为可能。特别是有限元分析方法的引入，极大地促进 了钢管混凝土结构破坏
机 理和 动态反 应 的研 究发展 。 目前 钢管 混凝 土 的研究 大多集 中在构 件的静态 试验 研究 和计算 分 析方 面，而在 整 体结构 方 面特别是 整 体 结构 的动 态时域 反 应方 面研究 工作较 少 本 文利用 时程 分析方 法 ，计算钢 管混 凝 土结 构在 各种 震况下 的 内力及位 移 反应 ．找 出其 薄弱部 位 ，为 钢管混凝 土结 构提 供进一 步 的设 计依 据 ．
钢筋混凝土结构的弹塑性动力时程分析研究
弹塑 性动力 时程 分析法 亦称 直接 动力 法 ， 方 法 是将 建 筑 物 作 为 弹塑 性 振动 系 统 建立 振 动 方 程 。 该 主要 目标是 获取结 构 的位移 场 、 变场 及应力 场 ， 应 这三 者 之 间具有 密 切 的关 系 ， 我 们 仅需 获 得结 构 位 故
中图分 类号 ： Ｔ ９３ ２ Ｕ ７ ．３
文献标 识码 ： Ａ
对高层钢筋混凝土建筑结构 ， 传统的简化分析计算手段已难以满足复杂结构的设计要求。钢筋混
凝 土是 由两种不 同性 质 的材 料组合 而成 ， 的性 能直接 依赖 于混凝 土和钢 筋 的材 性 。在非 线性 阶段 ， 它 混 凝 土和钢筋 本身 的非 线性性 能 以及 二 者之 间粘结 的非 线性 性 能 ， 将 不 同程度 地 在组 合 材 料 中反 映 出 都 来， 钢筋混 凝土结 构受 力变形 过程本 来 就是一 个非 线性 动 态过 程 ， 要实 现结 构 的设 计 目标 ， 就要 正 确把 握结 构 的真 实行 为 ， 就必须 依据结 构 真实受 力变 形 机制 进行 分析 。这 时 如果 仍 用线 弹 性 分析 方 法进 也 行计算 ， 不能正 确地 反映结 构 的实际 变形和 受力 特点 ［ 就 卜 。在 我 国 ， 多 复杂体 型 的高 层建 筑都 建造 许 在地震 多发 区 ， 在遭 遇强 烈地 震作用 时 ， 这些结 构有 可能 进入 弹塑性 工作状 态 ， 以结构 分 析时 ， 须考 所 必 虑材料 的弹 塑性性 能 。基于上 述原 因 ， 们致 力发展 结 构非线性 动力 分析 方法 ， 人 弹塑性 动力 时程分 析属 其 中的一类 分析方 法 。
２ 分 析方 法
对于有抗震设防要求的建筑结构 ， 尤其是高层、 超高层建筑 ， 进行弹塑性动力反应分析是十分必要 的， 因为在 “ 中震 ” “ 和 大震 ” 用 下 ， 作 这些结 构一 般都 处 于弹 塑性 工作 状 态 ， 这 些结 构 进 行 较 准确 的分 对 析， 一定要考虑其材料的弹塑性性质。我国现行的《 建筑抗震设计规范》 高层建筑混凝土结构技术规 和《 程》 都明确规定“ 对不规则的、 具有明显薄弱部位的、 较高 的高层建筑结构 ， 宜进行罕遇地震的弹塑性变 形分 析”５６。 由于影 响建筑结 构 弹塑性动 力反 应的 因素较 多 ， ［－］ 建筑 结构 的弹 塑性 动力反 应分 析是 一项
浅谈结构弹塑性分析中的混凝土构件模型
无 无 有 无 无 无 有 有
有 有 有 有 有 无 有 有
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Ｔ ａ ｋ ｙ ａ ｎ ａ ｇ ｉ （ １ ９ ７ ７ ） 折线三线型 Ａ ｔ ａ ｌ ａ ｙ （ １ ９ ７ ５ ） Ｒ ｏ ｕ ｆ ａ ｉ ｅ ｌ （ １ ９ ８ ７ ） Ｈ ｉ ｓ ａ ｄ ａ （ １ ９ ６ ２ ） Ｍ ｏ ｒ ｋ （ １ ９ ９ ４ ） Ｐ ｒ ａ ｋ （ １ ９ ８ ７ ） 曲线型 折线三线型 折线三线型 折线 三线型 折线三线型
对 于材料 的本构关 系， 主要是混凝土 和钢筋 。其 中混 凝 土包括 ： 约束混凝土模 型和非约束混凝土模 型 ； 钢筋 包括 ： 考 虑钢筋压屈 的模 型和不 考虑钢 筋压 屈 的模 型 。所有 材料 本 构关 系模 型的模拟线 型分为 曲线 折线型和混合型模型 。 面 型、
力 双线型模 型｛ 理想 弹塑性 型模型 乎
【 关键词】 结构； 弹塑性分析； 构件恢复力模型； 材料本构模型
【 中图分类号 】 Ｔ Ｕ ３ １ ３ 【 文献标 志码 】 Ａ
模 型进行 了研究 ， 提 出了各种 各样 的塑性 铰模 型 ， 如 图 １及 表 １ 所示 。
１ 结构弹 塑性分 析概 述
随着社会 的进步 ， 科技的发展 ， 城市 中建筑物 的高度 、 复
择。在 过去的 ４ ０年 中， 国内外对各 种结 构 的塑 性铰恢 复 力
Ｌ ｉ ＆ Ｙ ｅ （ １ ９ ９ ５ ）
折线 三线型
有
有
有
［ 定稿 日期 ］ ２ ０ １ ３—１ ０—２ ９ ［ 作者简介］ 夏宇 （ １ ９ ７ ９ ） ， 男， 工程 师。
ｌ ０ ４
四川 Ｉ 建筑
混凝土结构弹塑性分析
混凝土结构弹塑性分析混凝土结构的弹塑性分析涉及到力学、材料学等多个学科的知识，并需要运用适当的数学方法和计算技术。
其基本原理是将混凝土结构看作是由许多弹性体和塑性体组成的复合结构，通过对每个组成体的力学行为进行分析，再将其综合，以得出整体结构的变形和破坏情况。
混凝土在受力作用下的变形过程可以分为弹性阶段和塑性阶段。
弹性阶段是指在小应力作用下，混凝土结构能够恢复原来形状的能力，而塑性阶段则是指在大应力作用下，混凝土产生不可逆的形变和破坏。
弹塑性分析主要考虑的是混凝土在塑性阶段的行为。
在弹塑性分析中，需要确定混凝土结构的材料力学性质。
混凝土的应力应变关系可以通过试验得到，一般采用的是应力与应变之间的线性关系，即背景下的弹性性质，以及应变达到一定范围后应力与应变之间的非线性关系，即塑性性质。
根据混凝土的本构模型，可以得出混凝土的应力应变关系方程。
在进行弹塑性分析时，需要对荷载进行合理的简化和近似处理，以求解结构的变形和应力分布。
常用的方法包括有限元法、弹塑性有限元法等。
这些方法可以将结构划分为许多小单元，在每个小单元上进行力学分析，最终得到整个结构的变形和应力分布。
弹塑性分析的目标是得出混凝土结构在荷载作用下的变形和破坏情况，以判断其承载能力和安全性。
通过对结构进行弹塑性分析，可以预测结构的变形和破坏形态，找出结构的薄弱部位，并进行相应的设计和改进。
在实际工程中，弹塑性分析在许多领域都得到了广泛的应用。
例如，在桥梁工程中，可以通过弹塑性分析研究桥梁在荷载作用下的变形情况，以确定桥梁的设计参数，保证其安全可靠；在地下结构工程中，可以通过弹塑性分析研究地下室在地震荷载作用下的变形和破坏情况，以制定相应的防震措施。
总之，混凝土结构的弹塑性分析是一项重要的研究内容，可以帮助工程师更准确地评估混凝土结构的承载能力和安全性。
通过合理选择材料力学性质和采用适当的计算方法，可以对结构的变形和破坏进行预测，并进行相应的设计和改进，以确保结构的安全可靠。
MIDAS钢筋混凝土框架动力弹塑性分析
例题动力弹塑性分析2 例题. 钢筋混凝土框架动力弹塑性分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen做动力弹塑性分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。
此例题的步骤如下:1.简要2.设定操作环境及定义材料和截面3.用建模助手建立模型平面4.生成框架柱5.楼层复制及生成层数据文件6.定义边界条件7.输入楼面荷载8.定义结构类型9.定义质量10.定义配筋11.定义及分配铰特性值12.输入时程分析数据13.运行分析14.查看结果例题 动力弹塑性分析31.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 的动力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型为二层钢筋混凝土框架结构。
(该例题数据仅供参考) 基本数据如下：轴网尺寸：见平面图 柱: 300x300 主梁： 200x300 混凝土： C30 层高： 一～二层 ：3.0m 地震波： El Centro分析时间： 12 秒图1 分析模型例题动力弹塑性分析4 2.设定操作环境及定义材料和截面在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面1.主菜单选择文件>新项目2.主菜单选择文件>保存:输入文件名并保存3.主菜单选择工具>单位体系:长度 m, 力 kN图2 定义单位体系4.主菜单选择模型>材料和截面特性>材料：添加：定义C30混凝土材料号：1 名称：C30 规范：GB(RC)混凝土：C30 材料类型：各向同性5.主菜单选择模型>材料和截面特性>截面：添加：定义梁、柱截面尺寸注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
例题 动力弹塑性分析5图3 定义材料图4 定义梁、柱截面例题动力弹塑性分析6 3.用建模助手建立模型主菜单选择文件>新项目主菜单选择模型>结构建模助手>框架：输入：添加x坐标，距离3，重复2；添加z坐标，距离3，重复2；编辑： Beta角，90度；材料，C30；截面，200x300；生成框架；插入：插入点，0，0，0；Alpha，－90。
第四章 结构弹塑性分析
(4.26)
(4.27)
当截面全部成为塑性区时，变形可无限制地流动 → 塑性铰，结构变为机构（破坏） 。此时 设极限荷载为 q0 ，跨中极限弯矩（全部塑性 ξ = 0 ）为：
M max
所以：
1 2 bh 2 = q0 l = σs 2 4
(4.28)
bσ q0 = s 2
⎛⎞ ⎜ ⎟ ⎝l⎠
2
(4.29)
李遇春编
如图 4.5，X 方向上配筋所产生的抵抗（分布）弯矩为 M ux （这个弯矩可根据钢筋混凝土 结构理论确定） ，在长度 L sin θ 上的总抵抗弯矩为 M ux L sin θ ，这个弯矩在屈服线上的分量为：
M u1 = ( M x L sin θ ) ⋅ sin θ = M x L sin 2 θ
图462屈服线计算理论i屈服线上的抵抗弯矩图47如图47x方向上配筋所产生的抵抗分布弯矩为ux这个弯矩可根据钢筋混凝土结构理论确定在长度sin上的总抵抗弯矩为uxsinsin443同理y方向上的配筋抵抗弯矩在屈服线上的分量为
同济大学水利工程系
李遇春编
第四章 结构弹塑性分析
1、弹塑性力学边值问题的提法 （1）全量理论边值问题
（ⅳ）边界条件： 在应力边界 sσ 上：
dσ ij l j = dPi
(4.13) (4.14) (4.15)
(4.16)
在位移边界 su 上： dui = dui
(4.17)
同济大学水利工程系
李遇春编
2、 梁的弹塑性弯曲
图 4.2 如图 4.2 的简支梁，梁的变形满足平截面假设。根据材料力学（弹性力学） ，梁内的应力 状态为： σ x = σ (≠ 0) ， σ y ≈ 0 (与其它量比，可忽略不计） ， τ xy = τ
高层钢-混凝土混合结构的弹塑性时程分析
第 ６期
铁 道 科 学 与 工 程 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬＯ Ｆ ＲＡＩ１， ／ＡＹ ＳＣＩＮＣＥ ＡＮＤ ＮＧ Ｉ Ｌ＼ Ｅ Ｅ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖ０ ． ＮＯ ６ Ｉ ７ ．
Ｄｅ ．２ １ ｃ ００
２１ ０ ０年 ｌ ２月
－＿＿＿
同 钢 一 凝 土 混 合 结 构 的 弹 塑 性 时 程 分 析 层 混
不 同地震烈度 下的顶 点位移 时程 、 加速度 时程 、 层位移及 层间位移角反 应； 楼 并研究 了地震作 用下混合结构 的开裂、 屈服 与
破坏情况。研 究结果表 明： 混合 结构的楼层侧 移呈 弯剪综合 的变形特 性 ； 结构 的最 大层 间位 移 角发 生在 结构的 中下部楼
层。 且随地震烈度加大 ， 大层 间位移 角出现的楼 层位置呈下移趋势 ； 最 混凝 土核 心 筒的连 梁先 于底层 剪力墙发 生破 坏 而成 为结构的薄弱环 节。 关 键词 ： 高层 建 筑 ； 一 凝 土 混 合 结 构 ； 塑性 ； 钢 混 弹 时程 分析
Ｌ ｉ－ａ Ｃ Ｉ ｏ ｇ ， Ｉ ｕｊａ Ｚ Ａ Ｇ Ｊ ｎｊｎ Ｕ Ｔｅ ｉ ， Ａ ｎ Ｑ Ｎ Ｓ － ｎ ， Ｈ Ｎ ｉ － ｊｎ Ｙ ｕ ａ ｕ
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混凝土结构弹塑性分析
1、重要或受力复杂的结构，宜采用弹塑性分析方法对结构整体或局部进行验算。
结构的弹塑性分析宜遵循下列原则：
1应预先设定结构的形状、尺寸、边界条件、材料性能和配筋等；
2材料的性能指标宜取平均值，并宜通过试验分析确定，也可按本规范附录C的规定确定；
3宜考虑结构几何非线性的不利影响；
4分析结果用于承载力设计时，宜考虑抗力模型不定性系数对结构的抗力进行适当调整。
2、混凝土结构的弹塑性分析，可根据实际情况采用静力或动力分析方法。
结构的基本构件计算模型宜按下列原则确定：
1梁、柱、杆等杆系构件可简化为一维单元，宜采用纤维束模型或塑性较模型；
2墙、板等构件可简化为二维单元，宜采用膜单元、板单元或壳单元；
3复杂的混凝土结构、大体积混凝土结构、结构的节点或局部区域需作精细分析时，宜采用三维块体单元。
3、构件、截面或各种计算单元的受力-变形本构关系宜符合实际受力情况。
某些变形较大的构件或节点进行局部精细分析时，宜考虑钢筋与混凝土间的粘结-滑移本构关系。
钢筋、混凝土材料的本构关系宜通过试验分析确定，也可按本规范附录C采用。