高性能预应力混凝土梁的非线性有限元分析
预应力高强混凝土T梁非线性结构行为研究

应变 曲线可知 , 强混凝土在达 到强度峰值前 表现 出较 好 的弹性 特性 , 度一旦 达到 峰值后 , 高 强 应力应 变 曲
线急剧下降, 表现出强的脆性。高强混凝土的抗拉强度随混凝 土标号的提高抗拉强度提高的幅度较小 , 抗
收 稿 日期 :0 6—0 3 20 5— 1 .
基金项 目: 交通部重点科技项 目“ 高强混凝土在桥 梁工程 中应 用的理论研究” 90 0 3 ) ( 54 5 8 作者简介: 张 峰 (9 8一) 男, 17 , 江苏泰 州人 , 东南大学博士研 究生.
1 研 究 现 状
近年来 , 许多学者对 T 梁进行 了大量分析 , Fai o o M.r a m 采用分层梁单元模 型对 T梁进行 了非线性 gc 分析u 。L zog eg i hn n 采用弯矩一曲率关 系的梁单元并考虑塑性铰长度分析 了预应力混凝 土 T梁 ] J n D 。 在梁单元模型中较为准确的分析模型还有纤维梁单元模型 , 这种单元与分层梁单元相 比更为准确 , 且它 能更好地应用到三维分析中。H — nSn 采用纤维梁单元模拟简支 T 的梁肋 ] a wo og 梁 。
力 的主要参数进行 了对 比分析 , 其结果可供工程设计参考使用 。 关 键 词: 预应力混凝土 ; 高强混凝土 ; 极限承载力 ; 非线性
文献标识码 : A 文章编号 :6 2— 0 2 2 0 ) 3一 o 4— 5 17 0 3 ( 06 0 o 8 0 中图分 类号 :4 8 3 U 4 .4
有 限元分析 中, 出了合适 的预应力 钢筋 建模 方法。选 择 了适合 于预 应力高 强混凝 土梁非线 性分 析的一些 基 提
本理论 , 主要包括 混凝 土和钢筋的应力应 变关系 、 整体式有 限元 模型 、 混凝土 的破坏 准则 。计算结 果表 明: 这些 方法对预应力高强混凝土梁 的非线性分 析具有 良好的适应性 。基于上 述理论 , 对影 响预应 力高强 混凝 土承载
超静定预应力混凝土梁非线性有限元分析论文

超静定预应力混凝土梁非线性有限元分析摘要:从延性理论出发,推导出满足承载能力要求的弯矩调幅限值的延性表达式,在弯矩调幅系数的取值上,考虑了使用阶段裂缝宽度限值的影响,提出了弯矩调幅系数的建议公式。
借助ansys对预应力混凝土超静定梁进行全过程受力分析,将有限元计算结果与试验相验证,并分析了塑性铰的形成及弯矩重分布对极限承载力的影响。
关键词:预应力混凝土;非线性;延性;有限元中图分类号:tu528.571 文献标识码:a文章编号:abstract:embarks from the ductility theory, infers satisfies the bearing capacity request the bending moment amplitude modulation limiting value ductility expression, in the bending moment amplitude modulation coefficient’s value, had considered the operational phase crack opening limiting value’s influence, proposed the bending moment amplitude modulation coefficient suggestion formula. with ansys statically indeterminate prestressed concrete beams whole process of stress analysis, finite element calculation results with the experimental validation, and has analyzed plastic hinge’s formation and the bending moment heavy distribution to the limit supporting capacity influence.key words:prestressed concrete; nonlinearity; ductility;finite element近10年来,对预应力混凝土超静定结构的非线性研究日益受到重视,其中主要有:预应力混凝土超静定结构在受力全过程中的行为及其变化规律、在设计中采用弹塑性内力计算方法的可行性和结构内力重分布计算中弯矩调幅值的确定等。
钢筋混凝土结构非线性有限元分析共3篇

钢筋混凝土结构非线性有限元分析共3篇钢筋混凝土结构非线性有限元分析1钢筋混凝土结构是现代建筑结构中常用的一种结构形式。
由于钢筋混凝土结构自身的复杂性,非线性有限元分析在该结构的设计和施工过程中扮演着重要的角色。
非线性有限元分析是建立在解析的基础之上的,它可以更真实地模拟结构在实际载荷下的变形和破坏特性。
本文对钢筋混凝土结构的非线性有限元分析进行细致的介绍。
首先需要了解的是,钢筋混凝土结构存在多种非线性问题,如材料非线性、几何非线性和边界非线性等。
这些非线性问题极大地影响了结构的受力性能。
在结构的设计阶段,要对这些非线性因素进行充分分析。
钢筋混凝土结构在材料方面存在很多非线性问题,例如,混凝土的拉应力-应变曲线存在非线性变形,钢筋的本构关系存在弹塑性和损伤等等。
这些材料的非线性特性是钢筋混凝土结构变形和破坏的重要因素。
钢筋混凝土结构材料的非线性特性需要通过相关试验来获得,例如混凝土的轴向拉伸试验和抗压试验,钢筋的拉伸试验等,试验数据可以被用来建立预测结构非线性响应的有限元模型。
钢筋混凝土结构在几何方面存在很多非线性问题,例如,结构的非线性变形、结构的大变形效应、结构的初始应力状态等等。
钢筋混凝土结构几何的非线性效应可通过有限元分析明确地描述。
要对几何非线性进行分析,通常使用非线性有限元分析程序,其中包括基于条件梯度最优化技术的材料和几何非线性分析以及有限元法分析中使用的高级非线性模拟技术。
钢筋混凝土结构的边界条件也可能导致结构的非线性响应,例如基础的扰动、结构的支承和约束条件等。
所有这些条件都会导致模型在分析中出现非线性行为。
最后,非线性有限元分析可以简化结构设计的过程,并且可以更准确地分析结构的性能。
另外,分析过程中还可以考虑更多因素,例如局部的材料变形、应力浓度等等,让设计人员了解到结构的真实状态。
总之,钢筋混凝土结构非线性有限元分析是现代建筑结构中常用的一种结构分析方式,对于设计和施工都有着重要的意义。
预应力混凝土梁非线性有限元分析

0 引言
随着电子计算机的普及 , 电算模 拟 E益成为 t 混凝土结构计算分析的主要手段, 目前关 于无 粘 结预应力混凝土非线性有[] 1对有粘结预应力混凝土的非线性
混凝土部分则一带而过 。为 了模拟加载全过程采 用增量法进行变刚度法 全过程分析 。 提出一种有 效的无粘结预应力 混凝土非线 性有 限元分 析模 型, 并将之用于工程实际。
摘 要: 无粘结预应力混凝土的计算并不象有粘结预应 力混凝土那样 , 由外荷栽 引起预应 力筋的应变不能根据相应截面的混凝土的应变求得 , 其应力的计算 比较复杂。本文以有 限元理 论为基础 。 出无粘结预应力混凝土梁的全过程分析模型, 提 并研 究编制 了计算程序 , 分析 了无粘 结预应力混凝土的整个受力过程 、 变形发展 、 混凝土及无粘结筋的应力分 布状 态等。实例计算 结果表明, 该模型具有较好的精度 , 可用于工程结构的实际模拟分析 。 关键 词 : 无粘结预应 力混凝 土 ; 线性 ; 非 有限 元法 中图分类号 :U7 . T 354 文献标识码 : 文章编号 : 0 — 2020 )6 0 1 — 3 A 1 9 33 (060 — 00 0 0
No l e rF nt e n ay i fPrsr se n r t a ni a iieElme tAn lsso etes d Co c e Be ms n e
S N J n ,Z NG Z i HE i I HA h 一 a
( . h gD rhtc r n s nC ,Ld Habn 10 2 , h a 1 S e aA c i t ea dDei o t ; r i 5 0 0 C i ; n eu g n
2 C eg og r ic r ddcrt ee , t; ab 04 , h a . hn n c t t e n e a vns C l H ri 1 00 C i ) R A he u a o i s o d n 5 n
预应力混凝土梁非线性有限元分析

采用增量迭代法跟踪体外预应力混凝土梁从 开始加载直至破坏的全过程响应 , 该算法能较好地
2 预应 力混凝土梁承载 力分析
21 预 应力 混凝 土梁 的设计 .
处理梁整个加载历史的受办 陛能变化 , 如混凝土开
裂、 受压区混凝土的应变软化 、 非预应 力筋和预应 力筋的屈服等. 增量迭代混合法综合了增量法和 牛顿迭代法
荷载增量用牛顿法进行迭代计算. 具体计算步骤
如下 :
有受压区构造非预应力筋面积 = 0 n , 30 l 屈服 m
强度 = 5 a 截面下部配置 的受拉区非预应 30 MP.
力筋面积 A = 0 m l 屈服强度 . = 3 MP 非 s 0 n , 3 0 a ,5 .
摘要:建立 了基于有限元方法结合增量迭代混合法研究适用于预应力混凝土梁非线性全过程分
析 的数值 模型 ,提 出的 算法 能较好 地 处理 梁加载 过程 的响 应 变化 ,以及 可 穿越 梁破坏 前 可能 出
现的极值点问题. 并利用该数值模型分析评估 了预应力筋配筋率、 有效预应力对预应力混凝土梁
筋 的 偏 心距 .在 桁架 单 元 节 点 与相 应 梁 单 元 节点
粱体 形 心 轴
梁的弯曲性能进行了大量的试验研究 , 为增进人们 对预应 力混凝土梁的了解作出了巨大贡献、 建立
一
个合适的预应 力混凝土梁的数值分析模型 , 以此
来模拟梁的弯曲行为、 判别梁的失效模式 、 评定梁 的工作性能或优化梁的结构设计 , 具有一定的现实 意义. 本文则是从混凝土、预应力筋和非预应力筋
应 力 一应变关 系 出发 , 利用增 量迭代 法求解 非线性
方程. 所采用的分析模型可用于预测预应力混凝 土粱从开始加载直至失效的非线性全过程响应 , 该 模型考虑梁单元的材料 、 几何非线 陛以及混凝土的 抗拉强化效应 , 并利用该分析模型研究了预应力筋 配筋率 、 有效预应力对预应力混凝土梁结构承载力
预应力FRP筋混凝土梁的非线性有限元分析

玻 璃 钢 / 复 合 材 料
3
预 应 力 F P筋 混 凝 土 梁 的 非 线 性 有 限 元 分 析 R
王 作 虎 ,杜 修 力 ,詹界 东 ,邓 宗才
( 北京工业大学建筑工程学 院 ,北京 10 2 0 14)
摘要 :F P作为一种新 型高性 能的结构材料 , R 具有轻质 、 高强和抗腐蚀等特 点, 在土木工程 中是 一种具有发展 前景 的新型 预应力筋 用材 。本 文详细介绍 了有限元软件 A S S对预应 力 F P筋混凝土梁 的建模 过程 , NY R 并且将分析 结果与体 内有 粘结和 体 内无粘结预应 力 F P筋混凝土试验 梁的试验 结果进行 了比较 , R 验证 了模 型的可靠性 。 关键词 :预应 力混凝 土梁 ;F P筋 ;非线性 ;有 限元 R
联 系起 来 , 这种 方法 是基 于有 限元 模 型 的处理 。
收稿 日期 :2 0 -1 8 0 90 - 0 基金项 目:北京市教委基金 (7 0 04 10 );国家 自然科学 基金 ( 0 70 1 4 0 0 105 9 5681) 作者简介 :王作 虎 ( 9 9 ) 17 一 ,男 , 士研究生 ,主要从事 F P混凝土结构研究。 博 R
由于应力损失引起力筋各处应力不等 的情况 ; 细 ⑤ 部计 算结 果 与实 际情 况 误 差 较 大 , 宜 进 行 详尽 的 不
应力 分析 。 1 2 实体 力筋 法 .
实体 力筋 法 可 消 除等 效 荷 载 法 的缺 点 , 预 应 对 力 混 凝土 结构 的应 力分 析 能够精 确 模拟 。实 体力 筋
筋 位置 准确 , 解 结 果 精 确 , 当力 筋 线 型 复杂 时 , 求 但 建模 比较 麻 烦 , 甚至 导致 布尔 运算 失败 。 1 2 2 节 点耦 合法 ..
《防腐高强钢丝加固混凝土梁的非线性有限元分析》范文

《防腐高强钢丝加固混凝土梁的非线性有限元分析》篇一一、引言随着建筑结构工程的不断发展,混凝土梁的加固问题越来越受到重视。
其中,防腐高强钢丝加固混凝土梁因其高强度和良好的耐腐蚀性能被广泛采用。
非线性有限元分析作为一种有效的数值模拟方法,可以准确分析混凝土梁在加固过程中的力学性能和变形行为。
本文旨在利用非线性有限元分析方法,对防腐高强钢丝加固混凝土梁的力学性能进行深入研究。
二、非线性有限元方法非线性有限元法是一种数值模拟方法,能够有效地解决复杂的工程问题。
该方法通过将连续的求解域离散化,将问题转化为求解一组有限个未知量的近似解。
在混凝土梁的加固问题中,非线性有限元法可以有效地考虑材料的非线性、几何非线性和接触非线性等因素,为加固设计提供有力的支持。
三、模型建立本文采用非线性有限元法对防腐高强钢丝加固混凝土梁进行建模。
模型包括混凝土梁、防腐高强钢丝以及它们之间的连接部分。
在建模过程中,需要考虑材料的本构关系、接触关系以及边界条件等因素。
同时,为了更好地模拟实际情况,还需要对模型进行网格划分和边界条件设置等处理。
四、结果分析通过对模型进行非线性有限元分析,可以得到混凝土梁在加固过程中的应力分布、位移变化以及破坏模式等信息。
这些信息对于评估混凝土梁的力学性能和加固效果具有重要意义。
首先,从应力分布来看,防腐高强钢丝的加入可以有效地提高混凝土梁的承载能力,使其在受力过程中能够更好地分散应力。
此外,钢丝与混凝土之间的粘结作用也能够增强整个结构的稳定性。
其次,从位移变化来看,加固后的混凝土梁具有更好的刚度和抗变形能力。
在受到外力作用时,其变形量较小,能够保持较好的几何形状。
最后,从破坏模式来看,防腐高强钢丝加固混凝土梁的破坏模式为韧性破坏,即在外力作用下逐渐发生塑性变形,而非突然断裂。
这表明加固后的混凝土梁具有较好的延性和抗震性能。
五、结论通过非线性有限元分析,我们可以得出以下结论:1. 防腐高强钢丝的加入可以有效地提高混凝土梁的承载能力和抗变形能力;2. 钢丝与混凝土之间的粘结作用能够增强整个结构的稳定性;3. 防腐高强钢丝加固混凝土梁的破坏模式为韧性破坏,具有较好的延性和抗震性能。
高强钢筋混凝土梁非线性有限元分析

高强钢筋混凝土梁非线性有限元分析摘要:本文采用高强混凝土箍筋约束本构关系模型yook-kong yong模型和5参数的willam-warnke破坏准则,根据实际工况,建立了适合本文的混凝土本构关系,从所得的应力—应变曲线图可知,高强混凝土开裂后,压区混凝土在相当长的时间仍处于弹性工作阶段,这一点和普通混凝土不同。
高强钢筋混凝土梁中配置适量箍筋可以增加相当可观的混凝土延性,使高强混凝土的脆性得到很大改善。
关键词:高强混凝土;本构关系;有限元法;非线性分析中图分类号: tu528 文献标识码: a 文章编号:高强混凝土基本构件包括受弯构件和压弯构件,受弯构件主要指高强钢筋混凝土梁,压弯构件包括高强钢筋混凝土柱和剪力墙,由于高强混凝土一般用于高层建筑和大跨度桥梁,因此评价高强混凝土构件的性能时,就不仅仅是其承载力,还包括其刚度、大变形能力和抗震性能。
本文主要研究钢筋高强混凝土梁在均布荷载作用下的承载力性能。
一、问题的描述一钢筋混凝土简支梁,承受荷载,梁跨度,设计时确定梁截面为,采用混凝土,纵向钢筋为,箍筋为四肢箍。
按非线性方法进行此梁的受力分析。
图1 均布荷载作用下钢筋混凝土简支梁二、基本假定(1) 构件从开始受力直至破坏,沿轴线一段距离(如相邻裂缝间距)范围内的平均应变始终保持平面变形;(2) 采用的混凝土本构模型为yook—kong yong模型,构件中箍筋的约束作用均考虑在混凝土的本构模型中;(3) 采用整体式钢筋混凝土模型,将钢筋弥散于混凝土中,并且认为这种材料是均匀、连续、各向同性的材料;(4) 混凝土材料采用5参数的willam—warnke破坏准则,用于检查混凝土开裂和压碎;(5) 采用von mises屈服准则,用于判断混凝土是否进入塑性;(6) 混凝土开裂模式采用弥散模型;(7) 一般不考虑时间(龄期)和环境温、湿度等的作用,即忽略混凝土的收缩、徐变和温湿度变化等引起的应力和变形状态。
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基金项目: 河南省高等学校创新人才培养工程资助项目( 豫教高[04 24 20 ]9 号) 作者筒介 : 波 (93)男 , 张 17一 , 山东莱阳人 , 硕士研究生 , 从事预应力混凝土技术理论 与应用研究 主要
成果为分析基础… , 其截面特征、 配筋及加载方式如图 1
所示 . 预应力 比率为 i . , 料力 学性能 实测 值 为;4 =10材 C0
混凝土厶 = 62 M a = . 0 MP ;6 4 . P , 3 7×l aC 0混凝土厶 =
材料显然不符合 . 但是因为混凝土受拉段非常短, 尽管定
.
=
1 9. P. 60M a 程序输入采用多线形等向强化模型( I 8 M-
S , O) 为多折线模型 .
收稿 日期 :06 1-0 修订 日期 :0 61 - . 20 — 2 ; 0 20 —13 0; 通讯联 系人 , — i yos6 6 @1 3 e1 Ema :hre66 6 .o1 l 1
其单元类型, 对高性能预应力混凝土粱的受力全过程进行了分析计算 . 研究了张开裂缝剪力传递系数和单元 尺寸对预应力混凝土粱受力性能分析的影响效果。 通过 3 实验梁受力全过程的仿真计算结果与实验结果的 根
对 比, 明所采 用的 A S S 表 N Y 数值模型技 术是合理可行 的 . 关键 词 : 能预 应力混凝 土; 有限元分析 ; 高性 粱; 非线性
线弹性、 塑性理论和其他力学理论等 4 种类型 , 由于其理论 基础和研究的方法不同, 它们的表达式、 计算结果和应用范
围都有很大的差别, 只能根据结构的特点、 计算精度和应力
. 1 , .3 0 0 75, n . 0 5 . 0 MP ,o2=0 0 0 8 6=0 0 6, 2=17 7 2 a E
12 材料本构模型 .
高性能预应力混凝土结构在受力时, 由于混凝土的开 裂、 裂缝的延伸和开展、 混凝土和钢筋的弹塑性性质等因 素, 具有明显的材料非线性特征 , 因此必须选择合理的材料
本构模 型 .
采 用如下表达式
f 8 Ep 乓 s 《 8e 口P p P
{ = 十 一。 , < ≤ P ( ) 2
应 用技术 研 究 ・
高性 能预 应 力 混 凝 土梁 的非 线 性 有 限元 分 析
张
摘
波, 尤
琪 ’ 赵 顺 波 ,
( 华北水利水电学院 土木与交通学院, 河南 郑州 40 1) 50 1
要 : 用考虑材料 非线性 的有限元方法, 采 选取合理 的混凝土、 应力筋和 普通钢筋 的本构 关 系曲线厦 预
L = r2 一 2 E ,n < ≤ o 十( ) 3s n 2
() 2
其中:2 E:
=
1混凝土 混凝土的本构模型大致可分为线弹性、 ) 非
E0 2 — 6 e
.
, ;6 D 一
,0 2 S
.
, 取 : 9 0 P ,。 19 0M a 0
拟计算以获得结构内力和变形发展 的全过程 , 详细地研 更加 究裂缝的形成和发展 以及结构的破坏过程和形态 , 寻找结构
的薄弱环节 以便加以改进 , 于结构设计具有重要意义 . 对
有上升段和下降段的非线弹性本构模型, 这种模型在实际
工程 中应用最广泛 , 用 于单调加载 和混凝土 受压 区非线 适 性变形 阶段 ] .在程 序 中按照多 线性 等 向强 化 ( IO) M S 模
中国分 类号 :U 7 . T 3 82 文献标识码 : A 文章 编号 :0 30 7 (0 7 0 -16 4 10 -9 2 20 ) 1 1- . 0 0
高性能预应力混凝土结构在土木工程领域得到越来越
广泛的应用 , 采用有限元一种本构模型 . 本文采用 的混凝土单轴受压应力一应变 曲线方程为具
力一应变关系相同对计算结果影响很小 .
r - 1 1 s )]s≤s L[ 一( 一 , 0 /
{: 丝 _ ,
圈 I 实验梁配筋与 加载方式
F g I Ren o c m e ta d la i g m eh d ft s e ms i . i f r e n n o d n t o o t b a e
义 的是一条大 曲线 , 而应用于受拉部分的很小 , 且在定义 而
w 破坏 准则 中 已经确 定 了开裂 强度 , 以认 为拉 压应 w 所
6 . M aE = . 1 M aC0 凝土 厶 = 35M a 02 P , 4 1 0 P  ̄8 混 6× 8. P ,
茁 =4 8 ×1 MP . . .4 0 a
维普资讯
信阳师范学院学报( 自然科学版) 第2卷 第1 0 期 20 年 1 07 月
・
J un lo n a gNoma iest o ra fXiy n r lUnv ri y
( a r c neE io ) o 2 o 1Jn 20 N t a S i c dt n V 1 0N . a .0 7 ul e i .
1 有 限元分析模型
11 实验梁 概况 .
选取 3 根高性能预应力混凝土梁 的受力性能实验研究
型输入, 采用多段折线近似 . 混凝土的屈服点不够明确 , 但
破坏点非常 明确 , 通过输入应力一 应变关系定义了 YnM- o i s 屈服准则 , 应的确定了流动准 则和强化 准则 . e s 相 A S S 序默认拉压应力一 应变关 系相等 , 凝土 NY 程 而混
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其 : 2亩 一 )000+・厶 一 ) 中n 一 5 ,= 0 0 (, 5 = 0 8 ・2 5 ^ 0
1 一 , - .0 3一( .- 0 ×1 -. 0 s - 03 - 0 I 5) 05
2 钢筋 )
预应 力筋 的单轴受 拉 应力 一 变 曲线方 程 应