混凝土结构非线性分析课程报告

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混凝土结构非线性分析课程报告

目录

1、结构非线性分析简介 (1)

1．1 结构线性分析与非线性分析的区别 (1)

1．2 非线性行为的原因 (1)

1．3 非线性结构有限元分析中应注意的问题 (3)

1. 4 钢筋混凝土结构非线性分析的意义 (4)

2、混凝土结构非线性相关研究 (5)

2. 1基于ABAQUS 纤维梁单元的钢筋混凝土柱受力破坏全过程数

值模拟 (5)

3、预应力混凝土结构非线性相关研究 (8)

3．1 预应力混凝土结构非线性有限元分析 (8)

3. 2预应力混凝土结构组合式非线性分析模型 (11)

4、桥梁结构非线性相关研究 (13)

4．1 钢筋混凝土纤维梁柱单元实用模拟平台 (13)

4．2 预应力混凝土薄壁高墩刚构桥梁极限承载力分析 (16)

5、总结与展望 (18)

参考文献 (20)

混凝土结构非线性分析课程报告

1、结构非线性分析简介

1．1 结构线性分析与非线性分析的区别

线性分析在结构方面就是指应力应变曲线刚开始的弹性部分，也就是没有达到应力屈服点的结构分析

非线性分析包括状态非线性，几何非线性，以及材料非线性

结构线性分析与非线性分析的区别

两者之间的区别其实很多，不过两个关键，一个是材料定义的时候不同，（材料属性根据需要设置，静力学分析一般只要弹性模量和泊松比，如果考虑体载荷或动力学分析还需要定义密度）。另一个就是在求解设置选项的时候不同，因为非线性一般存在收敛困难的问题。

1．2 非线性行为的原因

引起结构非线性的原因很多，主要可分为以下3种类型。

（1）状态变化（包括接触）

许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为。例如，一根

只能拉伸的电缆可能是松弛的，也可能是绷紧的；轴承套可能是接触的，也可能是不接触的；冻土可能是冻结的，也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变而突然变化。状态改变或许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能是由某种外部原因引起的（如在冻土中的紊乱热力学条件）。接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型中一个特殊而重要的子集。

（2）几何非线性

结构如果经受大变形，其变化的几何形状可能会引起结构的非线性响应。如图5.2所示的钓鱼杆，在轻微的载荷作用下，会产生很大的变形。随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲导致动力臂明显减少，致使杆在较高载荷下刚度不断增加。

（3）材料非线性

结构非线性中，最典型的分析是材料非线性（由于材料本身非线性的应力-应变关系导致的结构响应非线性叫材料非线性。除了材料本身固有的应力-应变关系外，加载过程的不同，机构所处的环境的变化均可导致材料的应力应变的非线性）材料非线性包括弹塑性分析，蠕变分析，超弹性分析，弹塑性分析。

1．3 非线性结构有限元分析中应注意的问题

1. 因为非线性，查看某个单独荷载的作用结果无意义。应将各种荷载放在同一种工况下进行分析。

2. 在做几何非线性分析时，尽量不要使用释放梁端约束功能。建议在需要释放梁端约束的节点位置建立两个节点，节点间用弹性连接连接，在需要释放约束的方向不输入刚度值即可。几何非线性分析中不推荐使用释放梁端约束的原因如下：

a. 几何非线性分析中的单元几何刚度是使用节点的坐标计算的(不断修正)。

b. 释放梁端约束后，因为梁单元的端部节点和另一个单元的节点共享一个节点，单元的位移和节点的位移会有不一致的问题，从而造成几何非线性分析不容易收敛。

3. 几何非线性分析和P-delta分析不能同时进行，几何非线性分析属于大位移分析，P-delta分析属于小位移分析，做几何非线性分析时不必再做P-delta分析。如果用户这两个分析都要做，建议另存模型后分别分析。

4. 几何非线性分析中采用的方法有TL法、UL法、CR法等。

5.几何非线性分析中适用的单元有桁架(包括索)、梁单元、平面应力单元、板单元，如果与其他单元(如实体单元)混合使用时，只能考虑其他单元的刚度效应，不能考虑其他单元的几何非线性效应。

6.施工阶段分析可同时考虑非线性累加模型和收缩和徐变分析，即非线性分析的累加模型可以考虑收缩和徐变。

1. 4 钢筋混凝土结构非线性分析的意义

(1)由于钢筋和混凝土的抗拉强度相差很大，钢筋混凝土结构在正常使用状态下，大部分受弯构件部已经开裂而进入非线性状态，但钢筋并未屈服仍在弹性状态下工作，因此，作为一个结构或构件来说，必然是在非线性状态下工作，这时用弹性分析方法求得纳结构内力和变形就不能反映结构的实际工作状态。

(2)混凝土和钢筋在一个结构中共同工作的条件是两者之间的变形协调，没有相对滑移，但实际上，这种条件并不能完全满足，特别是在反复荷载下，光圆钢筋与混凝土之间的粘结往往会破坏，某些情况下，会导致变形过大，而传统的线弹性结构分桥不能反映这些现象。

(3)在钢筋混凝土结构的设计中，在内力分析时，往往按弹性计算，而在构件截面设计时，却按极限状态进行计算，其结果是内力分析和截面设计的结果都不能反映结构的实际受力状态，造成了钢筋混凝土结构内力分析和截面设计的严重脱节。

(4)与其他任何形式的结构一样，节点和连接是保证钢筋混凝土结构能作为一个复杂体系承受外力的基本条件，而传统的弹性结构分析时将节点理想化为刚接(例如框架)或者铵接(例如衍架)均不能反

映节点的复杂受力状态和变形情况，从而难以为设计提供正确的信息。

(5)在长期荷载作用下，混凝土会产生一定的徐变变形，这时，结构的内力和变形就发生了变化，按弹性分析求得的内力和变形就不能反映实际情况了。