混凝土随机损伤本构关系工程参数标定与应用

介绍了混凝土随机损伤本构关系.利用我国混凝土设计规范规定的混凝土本构关系,标定了混凝土随机损伤本构模型的基本参数.通过考虑钢筋与混凝土之间相互作用,对素混凝土随机损伤本构模型进行了合理修正,使之可以应用于钢筋混凝土结构分析.通过自主研发,将混凝土随机损伤模型嵌入到结构分析软件ABAQUS以及OpenSees之中,对不同类型的结构试验进行了模拟.结果表明:混凝土随机损伤本构模型可以理想地模拟混凝土结构和钢筋混凝土结构的受力力学行为,为工程结构的非线性分析提供有效的手段.     

双连梁短肢剪力墙结构非线性随机演化分析

在混凝土随机损伤力学研究的基本框架内,基于混凝土弹塑性损伤本构模型和概率密度演化理论,从荷载位移曲线、混凝土和钢筋应变、混凝土损伤和截面内力几个方面对双连梁短肢剪力墙结构进行了分析.分别通过样本轨道、系综数值特征和概率密度三种方式描述了结构非线性随机演化力学行为.研究表明,在结构不同层次的反应中,出现了概率密度曲面"多脊"和"多峰"的复杂演化现象,混凝土非线性与随机性耦合使得结构不同层次的反应变得复杂多样.研究同时发现,在结构受力行为演化过程中,随机性与确定性之间可以互相转化.     

基于ABAQUS纤维梁的钢筋混凝土材料模型二次开发

目的研究ABAQUS纤维梁钢筋混凝土材料本构模型,以解决软件中缺乏可用的三维梁单元约束混凝土材料模型及软件自带金属塑性材料模型无法考虑加卸载过程中刚度退化等问题.方法采用FORTRAN语言,基于经典混凝土和钢筋单轴材料本构模型,开发用于显式模块的钢筋混凝土梁单元材料子程序.首先,通过对钢筋的变幅值拉伸试验和素混凝土柱往复拉、压过程的模拟对子程序的有效性进行了初步验证;其次,分别采用不同的材料本构模型对钢筋混凝土梁、柱拟静力试验进行数值仿真,验证子程序用于构件分析的准确性和有效性;最后,以一个12层方钢管混凝土平面框架结构为例,分别建立二维和三维有限元模型,并进行地震作用下动力弹塑性时程分析.结果钢筋混凝土梁、柱试验的数值模拟结果与试验结果吻合良好,对比误差均小于4%,对钢管混凝土平面框架结构弹塑性地震反应分析结果也较为理想.结论采用不同钢筋加载规则得到的构件荷载-位移骨架曲线大致相同,但滞回捏拢行为有显著改变.与ABAQUS自带材料本构模型相比,笔者所开发的材料子程序可以更好地反映循环荷载作用下钢筋混凝土构件及结构的力学特性,可用于构件及结构的非线性分析.     

PHC管桩受弯承载力非线性分析

基于ABAQUS软件,对预应力高强混凝土(PHC)管桩受弯承载力进行非线性数值模拟.采用降温法施加预应力,混凝土本构采用损伤塑性模型,预应力筋采用弹塑性模型.对比PHC管桩线弹性模拟与非线性模拟可知:两种分析方法在管桩开裂前的受力性状是一致,但在管桩进一步受力破坏时表现出很大差别.将非线性模拟得到的开裂弯矩、极限弯矩与先张法预应力混凝土管桩中管桩抗弯性能表所提供的开裂弯矩和极限弯矩进行比较.结果表明:文中采用的本构模型和模拟参数是可靠的.     

混凝土随机损伤力学的初步研究

阐述了混凝土随机损伤力学研究的基本学术观点 ,系统介绍了确定性的混凝土弹塑性损伤本构关系、混凝土随机损伤本构关系、结构非线性反应分析的密度演化理论等内容 ,由此构成了混凝土随机损伤力学研究的基本框架     

混凝土HJC动态本构模型的研究

文章运用显式非线性动力分析软件LS-DYNA,选用HJC动态本构模型对混凝土SHPB试验进行了一系列的数值模拟,对HJC动态本构模型的理论框架以及材料参数的力学特点进行了探讨和研究.研究表明,HJC动态损伤本构模型服从塑性形变理论,但静水压力的影响不能忽略.HJC模型反映了混凝土材料横向效应导致的非力学行为的增强效应,但其大小与材料的失效方式和失效应变数值相关,不能简单地将混凝土材料的应变率效应解释为完全的横向效应.     

RC结构二维非线性有限元分析模型的探讨

由于钢筋混凝土结构组成材料的特殊性，在有限元分析过程中，材料本构模型特别是混凝土的材料模型对分析结果的合理性和准确性有很大的影响。对RC结构的二维有限元分析（2D-FEA）的钢筋、混凝土的材料本构模型的合理选取进行了探讨，通过RC平板和单层剪力墙的二维非线性有限元分析，分析结果与试验结果符合较好，得出文中所探讨的材料本构模型能较好地模拟RC结构的非线性特性。     

单榀钢混框架结构内爆法拆除模拟

为了研究内爆法拆除混凝土框架结构的基本规律,作者使用LS-DYNA中的MAT159本构,采用分离式constrained方法建立钢筋混凝土模型,建立了一个10层5跨的混凝土单榀结构模型,待重力平衡后,采用不同拆除顺序对内爆拆除进行了数值模拟.模拟结果显示了不同内爆方法的倒塌规律,并提出了延期时间的确定原则.     

钢筋混凝土简支梁承载力的有限元分析

通过有限元软件ANSYS对钢筋混凝土简支梁承载力的有限元分析过程进行模拟,着重讨论了有限元模型的选择,混凝土裂缝的处理,本构关系以及破坏准则.在进行混凝土结构非线性静力计算时,只有针对实际问题选择合适的本构模型,才能保证分析的准确性.为了能够得到较准确的极限载荷,在使用ANSYS进行钢筋混凝土简支梁的极限载荷分析时,采用了受压混凝土模型,并采用多线性等向强化模型MISO和双线性等向强化模型BISO进行模拟.模拟分析时建议关掉压碎选项,以易于收敛.     

基于非线性本构模型的渡槽结构抗裂性能分析

裂缝的存在直接影响水工结构的使用性、耐久性和安全性。正确预测结构可能开裂位置、判定开裂风险对合理采取抗裂控制措施具有重要的指导作用。采用自主开发的混凝土非线性有限元分析软件建立渡槽混凝土结构计算模型,分析了采用非线性本构模型时结构位移场、应力场。分析结果表明:考虑混凝土的材料非线性特性分析结构的位移场、应力场与采用线性本构模型的计算结果规律一致;但非线性本构模型可以更为精确的进行混凝土结构抗裂性能分析,在一些抗裂要求较高的建筑中应提倡考虑混凝土的材料非线性。     

混凝土力学行为的降阶多尺度模拟研究

为了研究混凝土的降阶多尺度方法动态力学特性,模拟随机形状和大小的凸多面体骨料,并考虑了骨料的随机结构和位置,建立了混凝土三维细观仿真模型,通过单轴静态压缩仿真对模型进行了验证.根据细观尺度下混凝土的实际结构,对动态SHPB冲击载荷作用下的混凝土进行仿真模拟,得到了不同入射速度下的实验数据.结果表明,仿真结果与实验结果吻合较好,多尺度方法可以将细观尺度特征和宏观尺度动态力学行为联系在一起,验证了多尺度方法的有效性,在混凝土各相力学性能方面,降阶均匀化方法相比细观尺度模型提高了计算效率.     

大体积混凝土结构温度场的随机有限元算法

综合考虑环境因素（如库水温度、气温等）以及混凝土热力学参数的随机性，给出了可以反映材料参数随机性的基于随机场局部平均的温度场随机变分原理和随机有限元列式。为使随机有限元法可以进一步考虑随机过程参数的影响，文中视复频响应函数为随机函数；给出了复频响应函数－随机有限元法。文末算例表明了该方法的正确性和实用性。     

混凝土动力随机损伤本构关系

考虑混凝土中的水对材料率敏感性的影响,引入包含黏性元件和弹性元件的细观模型,推导建立了混凝土动力损伤模型.将动力损伤模型引入到随机损伤理论的框架内,建立了能够描述单调加载与反复加载条件下混凝土力学行为的一维随机动力损伤本构关系.基于实验结果,对模型进行了系统的验证.结果表明,模型能够较好地再现混凝土的典型非线性特性,包括软化、残余应变以及率敏感性,可以应用于实际结构的非线性全过程分析.     

基于随机响应面法的RC框架抗震全局灵敏度分析

实际工程中,结构整体响应往往受大量输入参数的影响,若将全部参数视为随机变量,会导致分析过程十分复杂。因此需要进行参数灵敏度分析,确定各参数对结构整体响应的影响,从而减少需要考虑的变量个数,简化分析过程。以往的方法在计算灵敏度指标时需要大量的分析计算,为解决该问题本文了采用基于多项式混沌展开的随机响应面法,通过该方法建立输出响应的替代模型,进而求得基于方差分析（Analysis of Variance, ANOVA）的全局灵敏度指标。之后本文以钢筋混凝土框架结构为应用对象,采用该方法对其整体承载能力极限状态进行抗震全局灵敏度分析,并将各输入变量的灵敏度指标绘于同一图中。从本文求得的灵敏度指标可知,影响结构抗震可靠度的主要因素为地震作用的不确定性,该结果符合工程经验判断,说明本文采用的方法具有较高的可行性和计算精度。     

一种新的蒙特卡罗随机有限元方法

针对岩土工程可靠性分析的功能函数是隐式函数或高次非线性函数的特点,提出并从理论上论证隐式功能函数和高次非线性功能函数可靠性问题的新解法,即基于径向基网络的蒙特卡罗随机有限元方法;给出计算框图和计算步骤.以钢筋混凝土浅基础和某矿山矿柱为例,说明其在岩土与采矿工程中的应用.研究结果表明,采用蒙特卡罗随机有限元方法可直接使用确定性有限元分析程序而无需任何改动,对于极限状态函数不能用显式表达和高次非线性的可靠性问题都适用.     

ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用

介绍了ADINA有限元分析软件在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用。以一根简支梁作为分析实例．应用ADINA对试验过程进行模拟分析,并将ADINA计算值与实测值进行比较,结果表明ADINA计算值比较接近试验值．可以用来模拟钢筋混凝土结构的受力性能,对今后进行较复杂的钢筋混凝土结构非线性分析有一定的参考价值。     

钢桥面复合铺装结构永久变形预估

针对浇注式与环氧沥青混凝土两种铺装材料组成的5类铺装结构,采用恒高度剪切疲劳试验对铺装材料的流变特性进行试验研究,根据试验结果,利用多元非线性回归方法获得基于Bailey-Norton模型的铺装材料高温蠕变参数;而后,建立正交异性钢桥面铺装复合结构有限元模型,仿真模拟60℃下铺装的永久变形;最后,利用等厚度修正的车辙试验对5类铺装结构的永久变形仿真结果进行了试验验证.研究表明:浇注与环氧组成的异性铺装结构中,铺装永久变形贡献率大部分是浇注式沥青混凝土,而环氧沥青混凝土的贡献率很小;浇注或环氧组成的双层同质铺装结构中,铺装车辙变形主要发生在上面层.研究内容为钢桥面铺装结构与材料的高温变形设计提供理论支撑.     

Stochastic Boundary Element Analysis of Concrete Gravity Dam

IntroductionTo analyze the structural reliability of structures,in particular,complex or large projects,therandom stress- strain fields and the reliability mustbe determined by numerical methods.Among theavailable numerical methods,the stochastic finiteelement method (SFEM) [1] and the stochasticboundary element method (SBEM ) [2 6] arepowerful tools for these analyses.　 The approaches to structural reliability analysismainly include numerical simulation and linearapproximation.Numerical …     

重力坝的随机温度场初探

由于施工期和运行期各种随机因素的影响,使重力坝温度场成为随机。本文综合考虑了环境温度（包括气温和库水温度）、混凝土绝热温升、入仓温度以及混凝土和基岩的热有机性的影响,基于随机有限元法,给出了重力坝随机温度的计算方法,对一典型重力坝按给定的施工进度模拟分层浇筑施工过程,对施工期及运行期前期的同温度场进行了计算,并得出一些有益的结论。