混凝土非线性有限元分析-毛小勇-第四讲
钢筋混凝土非线性分析讲解
参考教材： 1、钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用（同济，1995）
（吕西林、金国芳、吴晓涵） 2、钢筋混凝土非线性分析（同济，1984）
（朱伯龙、董振祥）
3、钢筋混凝土非结构线性分析（哈工大，2007） （何政、欧进萍）
学习要求： 1、认识混凝土材料的非线性性能 2、学习非线性分析基本方法 3、学习科学研究的方法和思路
（可作为：研究工具、计算工具、模拟现场过程）
三、钢筋混凝土结构有限元数值分析的特点 （与其它固体材料有限元分析的不同）
1、模拟混凝土的开裂和裂缝发展（包括裂缝闭合）过程 2、模型中反映钢筋与混凝土间的粘结、滑移 3、模拟混凝土材料应力峰值后和钢筋屈服后的性能 4、材料非线性和几何非线性并存 5、分析结果强烈依赖于钢筋、混凝土材料的本构关系和
拔出试验：假定s1→τ1→σs2、σc2→εs2、εc2→s2→τ2→
σs3、σc3→εs3、εc3→······→sn→τn→σsn＝σs0(?)
3、拔出试验和拉伸试验的粘结－滑移全过程分析方法 2）反复加载下的粘结－滑移全过程分析 •用反复荷载下的τ－s关系 •裂缝或构件边缘处局部τ－s关系过渡区域处理
4、反复加载：周期性静力荷载作用下交替产生拉、压应力 重复加载：周期性静力荷载作用下仅产生单向应力
第二章：钢筋混凝土材料的本构关系
一、本构关系的理论模型 1、线弹性模型 2、非线性弹性模型 3、弹塑性模型（理想弹塑性、线性强化弹塑性、刚塑性） 4、粘弹性和粘塑性的流变模型
1）流变学的三个简单流变元件：
曲线形状基本不变 峰值应变基本不变。
4）设备刚度的影响：（下降段的影响）
5）加载时间的影响：徐变问题
基本概念：【朱】Page17 基本徐变（εbc）：内部水分不变时 干徐变（εdc）：总徐变-基本徐变 徐变度（εsp）：单位应力下的徐变 徐变系数（φc ）：徐变值/弹性变形
混凝土结构的非线性分析与设计
混凝土结构的非线性分析与设计一、绪论混凝土结构是现代建筑中应用最广泛的结构形式之一，其具有强度高、耐久性好、施工方便等优点。
但在实际工程中，混凝土结构受到外力作用而产生的非线性响应问题已经成为一个研究热点。
本文旨在介绍混凝土结构的非线性分析与设计方法。
二、混凝土材料力学性质的分析混凝土材料的力学性质是非线性的，其应力-应变关系不符合胡克定律。
因此，在进行混凝土结构的非线性分析与设计时，需要对混凝土材料的力学性质进行分析。
1.混凝土材料的本构模型混凝土材料的本构模型是描述混凝土材料应力-应变关系的数学模型。
目前常用的混凝土材料本构模型有双曲线模型、抛物线模型、三次多项式模型等。
2.混凝土的损伤力学混凝土在受到外力作用时，会产生裂缝和微观损伤。
混凝土的损伤力学是研究混凝土在受力作用下的损伤演化规律和损伤对力学性质的影响。
三、混凝土结构的非线性分析方法混凝土结构在受到外力作用时，由于混凝土材料的非线性特性，其响应也是非线性的。
因此，需要采用一些特殊的非线性分析方法来进行分析。
1.有限元法有限元法是目前最常用的混凝土结构非线性分析方法。
有限元法的基本思想是将整个结构分割成许多小的单元，通过计算每个单元的应力-应变关系来得到整个结构的响应。
2.离散元法离散元法是一种适用于研究颗粒材料行为的方法。
它将问题离散化为许多小的颗粒，并通过计算颗粒间的相互作用来得到整个结构的响应。
3.模型试验法模型试验法是通过建立一个与实际结构尺寸相似的模型进行试验，得到结构的力学性质。
这种方法具有试验结果可靠、直观等优点，但是需要注意模型与实际结构的相似性。
四、混凝土结构的非线性设计方法混凝土结构的非线性设计是指在考虑混凝土材料非线性特性的基础上，进行混凝土结构的设计。
1.承载力设计法承载力设计法是指在混凝土结构达到破坏状态之前，其承载力必须满足规定的要求。
这种设计方法适用于规范中没有明确规定非线性分析方法的情况。
2.变形控制设计法变形控制设计法是指在混凝土结构达到一定变形或裂缝宽度之前，其承载力必须满足规定的要求。
钢筋混凝土杆系结构非线性分析-毛小勇
ab
1 1 L 2 1 1 2 2 3 2 2 3 EI EI 12 EI 0 A EI B B EI 0
1 GA L
w
ab ba
bb
A 框架A B 框架－剪力墙B C 框架C 1 2 3 4 (b)结构计算简图
框架A+框架C
框架－剪力墙B
（a）结构平面图
对静力分析，每一个节点均具有水平位移、竖向位移和结 点的转动位移三个未知量（静力自由度），整个结构共有 3n个静力自由度（n为节点总数）。
对动力分析，假定全部质量分别 集中在各平面结构的节点处，在 每个节点处形成一个质点，如图 所示。若忽略转动惯量的影响， 每一楼层仅需考虑一个“侧移” 动力自由度，每个质点考虑一个 竖向动力自由度，质点不存在转 动的动力自由度，因此结构的动
A
/ /
θ BB
/
B
B
A
/
' M A M A R ' M B M B
' A T A ' R B B
则杆端弯矩和转角的关系为
M A A K M B B
1 1 L 4 1 1 3 1 6 4 2 3 EI 12 EI 0 EI B EI 0 A EI 0 GAw L
由柔度矩阵可求得单元刚度矩阵
k aa k ba k ab aa k bb ba
为转换矩阵
V A 和 V B分别为单元杆端的剪力
钢筋混凝土非线性分析分解
第二讲
三、混凝土的本构关系
2、混凝土应力应变曲线的理想化
1）单调加载σ-ε曲线： 单向受压：Saenz模式 朱伯龙模式 【朱】Page 13 单向受拉：二直线模式 三直线模式 曲线模式（朱伯龙模式） 2）重复加载σ-ε曲线： 直线模式：Blakeley模式 曲线模式：朱伯龙模式 卸载：【吕】式2.23 再加载： 式2.24－2.26 （与卸载点位置有关）
a)应力不变，且σ＜0.5fc （线性徐变或有限徐变）： 幂表达式 指数表达式 双曲线表达式 对数表达式
其中各常数可以调整，用以考虑 时间和不同因素的影响
在此基础上，另加调整参数，对表达式进行修正 【朱】Page24 式1.37 考虑自由收缩、水泥水化程度 式1.38、1.39 考虑湿度、尺寸、龄期 式1.40 考虑湿度、尺寸、龄期、配合比、其它
（直线模型只是对反复加载曲线的一种近似简化！）
三、混凝土的本构关系 1、混凝土的应力应变曲线 1）加载方向的影响：受压：（弹性极限、临界应力） 受拉：（弹性极限） 2）加载制度的影响：单调加载： 重复加载：等应力、等应变、渐增应变 反复加载：混凝土开裂影响 骨料咬合裂面效应 3）加载速率的影响： 特点：强度提高、弹性模量提高
2）粘弹性流变模型：广义凯尔文模型 3）粘塑性流变模型：宾哈姆模型 4）粘弹粘塑性流变模型（混凝土徐变和钢筋应力松驰） 5、断裂力学模型：张开型、剪切型、扭转型
二、钢筋的本构关系 1、钢筋的应力应变曲线 1）材料品种的影响：软钢、硬钢 2）加载速率的影响：冲击荷载（爆炸、打桩）、地震作用
特点：随加载速率提高：强度提高 曲线形状基本不变 弹性模量基本不变
二、钢筋混凝土非线性分析方法 ——有限元数值分析 有限元数值分析方法的优点： （能解决混凝土结构不能解决的问题） 1、计算模型中反映钢筋、混凝土材料的非线性特性 2、考虑钢筋和混凝土之间的粘结 3、一定程度上模拟节点和边界条件 4、提供大量信息：应力、应变的全过程分析，开裂后状况 5、部分代替试验，进行参数分析 （可作为：研究工具、计算工具、模拟现场过程）
混凝土结构的非线性分析及其应用
混凝土结构的非线性分析及其应用一、引言混凝土结构非线性分析是结构工程领域的重点研究之一。
非线性分析的主要目的是确定结构在极限状态下的行为，以确保结构的安全可靠性。
本文将全面介绍混凝土结构的非线性分析及其应用。
二、混凝土结构的非线性分析理论1. 混凝土材料的本构关系混凝土材料的本构关系是非线性分析的基础，它描述了混凝土材料在不同应力状态下的应变关系。
常见的混凝土本构关系有弹性-塑性本构关系、本构关系、本构关系、本构关系等。
2. 非线性分析的基本理论混凝土结构的非线性分析是以有限元方法为基础，通过数值计算来模拟结构在不同荷载作用下的变形和破坏过程。
非线性分析的基本理论包括材料非线性理论、几何非线性理论和边界条件非线性理论。
三、混凝土结构的非线性分析应用1. 极限荷载分析混凝土结构的极限荷载分析是非线性分析的主要应用之一。
该分析可以确定结构在极限状态下的承载能力，以便进行结构优化设计。
在实际工程中，通常采用弹性-塑性本构关系，结合荷载组合和极限荷载的确定方法来进行分析。
2. 抗震分析混凝土结构的抗震分析是非线性分析的另一个重要应用。
随着抗震设计的发展，非线性分析已经成为抗震设计的重要工具。
通过抗震分析，可以确定结构在地震荷载作用下的变形和破坏过程，以便进行结构的抗震设计和优化。
3. 桥梁结构分析混凝土桥梁结构的分析是非线性分析的典型应用之一。
在桥梁结构中，荷载作用下的变形和破坏过程往往非常复杂，需要采用非线性分析方法来进行分析。
通过桥梁结构分析，可以确定结构在不同荷载作用下的变形和破坏过程，以便进行结构的设计和优化。
四、混凝土结构的非线性分析工具1. 有限元软件目前，有限元软件是进行混凝土结构非线性分析的主要工具之一。
常见的有限元软件有ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA、MSC.Marc等。
2. 实验测试设备实验测试设备是进行混凝土结构非线性分析的另一个重要工具。
常见的实验测试设备有万能试验机、振动台、拉压试验机等。
混凝土结构中的非线性分析方法研究
混凝土结构中的非线性分析方法研究一、引言混凝土结构是现代建筑中常用的结构形式之一，其特点是具有较好的强度和耐久性。
随着建筑设计和建造技术的不断发展，建筑结构也越来越复杂，因此需要更加精确的分析方法来对结构进行评估和优化。
非线性分析方法就是一种能够模拟混凝土结构在高负荷下的行为的方法，本文将对混凝土结构中的非线性分析方法进行详细研究。
二、混凝土结构的非线性行为混凝土结构在高负荷下会出现非线性行为，主要表现为以下几个方面：1. 材料非线性混凝土材料的本构关系是非线性的，其强度随着应力增加而不断增加，但增长速度逐渐减缓。
此外，混凝土还存在着裂缝和损伤等问题，这些都会影响其力学性能。
2. 几何非线性混凝土结构的变形过程中，结构的几何形状也会发生变化，这种变化会引起应力的变化，从而导致结构的非线性行为。
3. 边界条件非线性混凝土结构的边界条件也会影响其力学性能，例如支座的变形和约束条件的变化等都会引起结构的非线性行为。
三、混凝土结构的非线性分析方法混凝土结构的非线性分析方法主要包括以下几种：1. 静力分析静力分析是一种利用力学理论和数值计算方法对结构进行力学分析的方法。
静力分析中通常假设结构的变形是线性的，因此只能用于分析一些较为简单的结构。
2. 动力分析动力分析是一种利用结构在地震或其他动力载荷下的响应来评估结构稳定性的方法。
动力分析通常使用有限元法或其他数值计算方法来模拟结构的响应。
3. 非线性分析非线性分析是一种能够模拟结构在高负荷下的行为的方法，它能够考虑结构的材料非线性、几何非线性和边界条件非线性等因素。
非线性分析通常包括弹塑性分析、弹性-完全塑性分析和弹性-损伤分析等方法。
四、非线性分析方法的应用非线性分析方法在混凝土结构中的应用主要包括以下几个方面：1. 结构设计非线性分析方法能够模拟结构在高负荷下的行为，因此能够更加精确地评估结构的稳定性和安全性，从而为结构设计提供更加可靠的依据。
2. 结构检测非线性分析方法能够对结构的变形、裂缝和损伤等问题进行评估，从而为结构检测和维修提供依据。
混凝土桥梁结构的非线性分析
混凝土桥梁结构的非线性分析I. 概述混凝土桥梁结构的非线性分析是研究桥梁在承受外力作用下，产生的非线性变形和应力分布规律的一种分析方法。
在桥梁结构设计中，非线性分析是必不可少的一环，它可以更准确地预测桥梁的行为和性能，为工程设计提供更加可靠的依据。
II. 混凝土桥梁结构的非线性分析方法混凝土桥梁结构的非线性分析方法可以分为两种：弹塑性分析和非线性有限元分析。
1. 弹塑性分析弹塑性分析方法是一种经验性的方法，它假设材料在一定范围内具有线性弹性行为，当应力达到一定值时，开始出现塑性变形。
这种方法主要用于简单的结构和静态荷载作用下的分析，比如梁和柱等。
2. 非线性有限元分析非线性有限元分析是目前应用最广泛的混凝土桥梁结构非线性分析方法。
该方法通过对桥梁结构进行离散化，将结构分割成许多小单元，在每个小单元内求解结构的应力、应变等参数，最终得出整个结构的应力、应变分布和变形情况。
III. 非线性分析中的影响因素混凝土桥梁结构的非线性分析中，影响因素主要有材料非线性、几何非线性和边界条件非线性。
1. 材料非线性材料非线性是指混凝土在承受外力作用下产生的非线性变形和应力分布规律。
混凝土的本构关系会随着应力大小和应变历史的变化而发生改变，因此在非线性分析中需要考虑其非线性特性。
2. 几何非线性几何非线性是指桥梁结构在变形过程中，由于几何形状的变化而产生的非线性效应。
这种非线性效应主要表现为结构的刚度和应力分布的变化。
3. 边界条件非线性边界条件非线性是指桥梁结构受到荷载作用时，支座约束条件的变化所引起的非线性效应。
这种效应的主要表现为支座刚度的变化和支座接触状态的变化。
IV. 非线性分析的应用实例非线性分析在桥梁结构设计和评估中的应用越来越广泛。
下面介绍一个实际工程中的应用实例。
某高速公路上的一座大型钢筋混凝土拱桥，在设计时采用非线性有限元分析方法进行了计算和验证。
通过对桥梁结构的受力情况进行模拟，得出了桥梁在各种荷载作用下的应力、应变分布和变形情况。
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。
混凝土结构的非线性力学分析
混凝土结构的非线性力学分析一、引言混凝土结构作为一种常见的建筑材料，其复杂的非线性行为在结构设计和分析中具有重要的影响。
因此，深入研究混凝土结构的非线性力学行为，对于提高结构设计和分析的准确性和可靠性具有重要意义。
二、混凝土的非线性行为1. 压缩性能混凝土在受到压缩时呈现出明显的非线性行为。
在低应力下，混凝土的应变与应力呈线性关系；但随着应力的增加，应变-应力曲线呈现出弯曲的趋势，直到最终达到峰值。
在峰值之后，混凝土的应力逐渐降低，而应变却继续增加，直到混凝土的破坏。
2. 拉伸性能混凝土在受到拉伸时也呈现出明显的非线性行为。
在拉伸初期，混凝土的应力-应变曲线呈现出线性关系。
但随着拉伸应力的增加，混凝土逐渐出现裂纹，应力-应变曲线呈现出非线性趋势。
在裂纹扩展到一定程度后，混凝土的应力逐渐降低，最终破坏。
3. 剪切性能混凝土在受到剪切力作用时也呈现出复杂的非线性行为。
在低水平剪切应力下，混凝土的应变与应力呈线性关系。
但随着剪切应力的不断增加，混凝土逐渐出现塑性变形，应变-应力曲线呈现出非线性趋势。
在剪切应力达到最大值后，混凝土开始破坏。
三、混凝土结构的非线性力学分析1. 材料模型在进行混凝土结构的非线性力学分析时，需要采用合适的材料模型来描述混凝土的非线性行为。
常用的材料模型包括弹性模型、弹塑性模型、本构模型等。
2. 结构模型在进行混凝土结构的非线性力学分析时，需要建立合适的结构模型。
常用的结构模型包括平面框架模型、三维框架模型、板模型等。
3. 分析方法在进行混凝土结构的非线性力学分析时，需要采用适当的分析方法。
常用的分析方法包括有限元法、边界元法、离散元法等。
四、混凝土结构的非线性力学分析应用实例以一栋多层混凝土框架结构为例，进行非线性力学分析。
首先，根据结构的几何形状、材料性质、荷载条件等进行结构建模；其次，采用合适的材料模型和结构模型进行分析；最后，根据分析结果进行结构评估和设计优化。
五、结论混凝土结构的非线性力学行为是结构设计和分析中必须考虑的重要因素。
混凝土材料与结构的非线性分析与应用
混凝土材料与结构的非线性分析与应用一、引言混凝土材料和结构是建筑工程中不可或缺的组成部分。
在建筑物的设计和施工过程中，混凝土结构的安全性和可靠性是非常重要的。
混凝土材料和结构的非线性分析是评估结构性能和安全性的重要方法。
本文将详细介绍混凝土材料和结构的非线性分析和应用。
二、混凝土材料的非线性分析1. 混凝土的本构关系混凝土的本构关系是混凝土材料非线性分析的基础。
混凝土的本构关系描述了混凝土的应力和应变之间的关系。
混凝土的本构关系可以分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段三个部分。
2. 混凝土的本构模型混凝土的本构模型是描述混凝土材料非线性分析的数学模型。
目前常用的混凝土本构模型包括Drucker-Prager模型、Mohr-Coulomb模型、Cam-Clay模型、Hardening Soil模型、Cap模型等。
3. 混凝土的本构参数混凝土的本构参数是描述混凝土材料非线性分析的关键参数。
混凝土的本构参数包括弹性模量、泊松比、极限强度、塑性模量、塑性硬化模量、摩擦角等。
三、混凝土结构的非线性分析1. 混凝土结构的非线性分析方法混凝土结构的非线性分析方法包括弹塑性分析、弹塑性时程分析、非线性动力分析等。
其中，弹塑性分析是最常用的一种方法，它可以通过建立结构的非线性数学模型，分析结构在荷载作用下的变形和应力状态。
2. 混凝土结构的非线性分析软件目前常用的混凝土结构的非线性分析软件包括ABAQUS、ANSYS、SAP2000、Midas Civil等。
这些软件可以模拟混凝土结构的非线性力学特性，并进行结构的荷载分析、破坏分析、可靠性分析等。
3. 混凝土结构的非线性分析应用混凝土结构的非线性分析应用广泛，包括桥梁、隧道、高层建筑、堤坝、水库等建筑工程。
例如，对于高层建筑的结构设计，需要进行非线性分析，以考虑结构的强度、稳定性和抗震性能，保证高层建筑的安全性和可靠性。
四、混凝土结构的非线性分析案例以独柱墩抗震性能分析为例，介绍混凝土结构的非线性分析方法和应用。
混凝土结构的非线性分析研究
混凝土结构的非线性分析研究一、引言混凝土结构是现代建筑中最重要的结构形式之一，其被广泛应用于各种类型的建筑中。
然而，随着建筑结构的不断发展和建设环境的变化，混凝土结构的非线性问题也变得越来越重要。
这些问题包括结构的塑性变形、裂缝扩展和破坏等。
因此，深入研究混凝土结构的非线性分析对于保证结构的安全性和可靠性具有重要意义。
二、混凝土结构的非线性分析方法混凝土结构的非线性分析方法主要有两种：基于有限元法的数值模拟和基于物理试验的实验研究。
1. 基于有限元法的数值模拟有限元法是一种广泛应用于工程领域的计算方法。
它将结构分割成小的有限元，通过求解每个有限元的位移和应力，来得出整个结构的响应。
有限元法可以用于模拟混凝土结构的非线性响应，包括结构的塑性变形、裂缝扩展和破坏。
在有限元分析中，混凝土可以通过材料本构模型来描述其非线性性质。
常用的材料本构模型包括弹性-塑性模型、本构模型和损伤模型。
弹性-塑性模型假设混凝土材料在达到一定应力时开始塑性变形，而本构模型和损伤模型则可以更准确地描述混凝土材料的非线性性质。
2. 基于物理试验的实验研究物理试验是混凝土结构非线性分析的另一种重要方法。
实验可以通过施加荷载和监测结构的响应来研究混凝土结构的非线性性质。
实验可以提供结构的真实反应，并且可以验证数值模拟的准确性。
实验研究中常用的试验方法包括单轴压缩试验、双轴剪切试验、钢筋混凝土梁试验和混凝土柱试验等。
这些试验可以提供混凝土材料的本构模型和混凝土结构的响应特征。
三、混凝土结构的非线性问题混凝土结构存在着许多的非线性问题，这些问题包括结构的塑性变形、裂缝扩展和破坏等。
下面将分别介绍这些问题。
1. 结构的塑性变形混凝土结构在受到荷载作用时，会发生塑性变形。
这种变形可以使结构的刚度发生变化，从而影响结构的稳定性和抗震性能。
塑性变形的程度与荷载大小和混凝土的强度有关。
2. 裂缝扩展混凝土结构在受到荷载作用时，会出现裂缝。
裂缝的产生是由于混凝土的强度不均匀和结构的初始缺陷等因素引起的。
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。
混凝土结构非线性分析及应用研究
混凝土结构非线性分析及应用研究混凝土结构非线性分析及应用研究在建筑和结构工程领域，混凝土是一种被广泛应用的材料，其耐久性和可靠性使其成为许多重要工程项目的首选材料。
然而，由于混凝土的物理特性和力学行为的复杂性，对混凝土结构的分析和设计需要考虑非线性效应。
混凝土结构非线性分析及应用研究具有重要的实践意义和理论价值。
一、混凝土结构的非线性行为1. 应力-应变曲线在线性弹性阶段，混凝土的应力-应变关系可以近似为线性关系，但在超过一定应力水平后，混凝土会呈现非线性行为。
这主要是由混凝土的非弹性变形、破坏和裂缝扩展等因素引起的。
2. 剪切与抗剪强度混凝土的抗剪强度是非线性行为的重要体现。
在剪切过程中，混凝土的破坏形式包括切割破坏和剪切轴承破坏。
非线性分析可以将这些破坏模式考虑在内，提高结构的安全性和可靠性。
3. 封闭与裂缝在混凝土结构中，裂缝是无法避免的。
非线性分析可以研究混凝土裂缝的形成和扩展过程，为结构的维护和修复提供重要依据。
二、混凝土结构非线性分析的方法1. 离散元法离散元法是一种基于颗粒模型的非线性分析方法。
该方法可以模拟混凝土的非线性变形、裂缝形成与扩展等过程。
通过离散元法可以更真实地预测结构的力学行为，并对结构的抗震性能进行评估。
2. 有限元法有限元法是一种广泛应用的非线性分析方法，它可以分析混凝土结构的变形、应力分布和破坏形态。
通过有限元法可以得到结构的应变-应力关系曲线、破坏模式以及承载能力等重要参数，为设计和施工提供指导。
3. 增量动力分析增量动力分析是一种通过逐步施加地震荷载来评估结构的非线性响应方法。
通过该方法可以考虑结构的非线性行为和耗能能力，准确评估结构的抗震性能。
三、混凝土结构非线性分析的应用1. 抗震设计混凝土结构的非线性分析可以帮助工程师更好地评估结构的抗震性能。
通过模拟地震荷载作用下结构的非线性响应，可以预测结构的破坏模式、裂缝形态以及承载能力，从而指导工程师进行合理的抗震设计。
混凝土结构非线性分析与设计
混凝土结构非线性分析与设计一、引言混凝土结构在工程建设中占有重要的地位，其安全性和可靠性是保障工程质量的重要因素。
在混凝土结构设计中，非线性分析方法是一种较为有效的分析手段，能够较为准确地预测结构的行为和性能，为结构的优化设计提供依据。
本文将对混凝土结构的非线性分析与设计进行探讨。
二、混凝土结构的非线性行为混凝土结构在受到荷载作用时表现出的行为是非线性的，这主要表现在以下几个方面：1.材料的非线性混凝土的本构关系是非线性的，即应力-应变曲线不是一条直线，而是一条曲线。
在低应力状态下，混凝土的应力-应变关系可以近似为线性，但在高应力状态下，混凝土的应力-应变关系会出现明显的非线性行为，如应力骨架硬化、应力软化等。
2.几何的非线性混凝土结构在受到荷载作用时会发生变形，其变形行为是非线性的。
在低应力状态下，混凝土结构的变形可以近似为线性，但在高应力状态下，混凝土结构的变形会出现明显的非线性行为，如屈曲、挤压、剪切等。
3.边界的非线性混凝土结构在受到荷载作用时会发生边界效应，即结构的边界处会发生明显的非线性行为，如开裂、局部破坏等。
三、混凝土结构的非线性分析方法目前，混凝土结构的非线性分析方法主要有以下几种：1.基于有限元法的非线性分析方法有限元法是目前应用最为广泛的一种结构分析方法，它可以模拟结构的非线性行为，如屈曲、开裂、破坏等。
在混凝土结构的非线性分析中，有限元法可以通过采用非线性本构关系、非线性材料模型、非线性接触模型等手段来模拟混凝土结构的非线性行为。
2.基于弹塑性理论的非线性分析方法弹塑性理论认为，材料在低应力范围内表现为弹性行为，在高应力范围内表现为塑性行为。
在混凝土结构的非线性分析中，弹塑性理论可以通过采用弹性模量、屈服强度、塑性模量等参数来描述混凝土的非线性行为。
3.基于损伤力学理论的非线性分析方法损伤力学理论认为，材料在受到荷载时会发生微小的损伤，这些损伤会导致材料的性能发生变化。
在混凝土结构的非线性分析中，损伤力学理论可以通过采用损伤变量、损伤本构关系等参数来描述混凝土的非线性行为。
钢筋混凝土非线性有限元分析综述
钢筋混凝土非线性有限元分析综述1 前言钢筋混凝土结构是建筑、桥梁等领域中应用最为广泛的一种结构。
但是我国对钢筋混凝土的各方面力学性能的计算掌握还不能说已经掌握的很全面很彻底了，特别是混凝土。
因为混凝土是由水、水泥、砂子、石子及各种不同掺和料或外加剂混合硬化而成的，是一种成分非常复杂、性能多样的建筑结构材料。
长期以来，分析钢筋混凝土结构的应力或内力的方法都是线弹性理论，确定构件的承载能力、刚度和抗裂性却是用极限状态的设计方法，显然二者之间是互不协调的。
并且这种设计方法一般都是基于大量试验数据上的经验公式，虽然这些经验公式可以反映钢筋混凝土构件的非弹性性能，但是，随着越来越多的钢筋混凝土构筑物需要修建，对质量也提出了更高的要求，这样一来，使用经验公式的常规设计就暴露出来很多缺点，所以在使用上还有局限性，也缺乏系统的理论性。
为了进一步完善研究方法，人们又作了大量的实验和研究工作，探索塑性变形的结构非线性分析方法，以便能正确反映钢筋混凝土结构的实际性状。
2 有限元分析的重要性钢筋混凝土结构是目前工业建筑与民用建筑中最主要的结构形式，由于钢筋混凝土是由两种不同性质的材料—混凝土和钢筋—组合而成的，它的性能直接依赖于这两种材料的性能特别是在非线性阶段，在对钢筋混凝土进行分析时，最常用的，是线弹性分析方法，但是线弹性分析方法的基本假定是小变形。
混凝土和钢筋本身的各种不同的非线性性能和二者之间联结的非线性性能，在这种组合材料中将不同程度地反映出来，这时候，如果仍用线弹性方法进行模拟运算，将很难准确地反映结构的实际变形和受力特点。
正由于存在着这些问题，钢筋混凝土结构的非线性分析就显得特别重要。
基于功能完善的有限元软件和高性能的计算机硬件对设计的结构进行详细的力学分析，以获得尽可能真实的结构受力信息，就可以在设计阶段对可能出现的各种问题进行安全评判和设计参数修改。
3 有限元分析原理随着计算机技术的飞速发展，基于有限元方法原理的软件大量出现，并在实际工作中发挥了越来越重要的作用。
混凝土结构的非线性分析原理与应用
混凝土结构的非线性分析原理与应用一、引言混凝土结构是建筑设计中最常用的结构类型之一，它具有强度高、耐久性好等特点。
在工程实际中，混凝土结构承受着各种静、动载荷，而这些载荷可能会导致结构产生非线性变形，为了更好地了解混凝土结构的变形和破坏特性，在工程设计中需要进行非线性分析。
本文将详细介绍混凝土结构的非线性分析原理与应用，包括非线性分析的基本概念、模型假设、材料本构关系和分析方法等。
二、非线性分析的基本概念非线性分析是指在考虑结构变形具有非线性特性的情况下对结构进行分析。
一般情况下，结构的变形可以分为线性变形和非线性变形，其中线性变形是指结构变形与荷载之间呈线性关系，而非线性变形则是指结构变形与荷载之间呈非线性关系。
在非线性分析中，需要考虑结构的非线性特性，包括材料的非线性、几何的非线性和边界条件的非线性等。
其中，材料的非线性主要是指混凝土材料的本构关系是非线性的，几何的非线性则是指结构在变形过程中的形状发生了变化，而边界条件的非线性则是指结构的支承和约束条件的变化。
三、非线性分析的模型假设在进行非线性分析时，需要建立相应的模型来描述结构的变形和破坏过程。
一般情况下，混凝土结构的模型假设包括以下几个方面：1.弹性模量在弹性阶段，混凝土材料的本构关系是线性的，因此可以采用弹性模量来描述材料的刚度特性。
2.材料的本构关系在非弹性阶段，混凝土材料的本构关系是非线性的，需要采用相应的本构模型来描述。
目前常用的混凝土本构模型包括弹塑性模型、本构软化模型和本构损伤模型等。
3.几何的非线性在变形过程中，结构的形状和尺寸会发生变化，因此需要考虑几何的非线性。
通常采用有限元方法来对结构进行离散化，然后通过迭代计算求解结构的变形和应力分布。
4.边界条件的非线性在非线性分析中，需要考虑结构的支承和约束条件的变化，这也是边界条件的非线性。
一般情况下，可以采用随机载荷法或步进载荷法来进行分析。
四、材料本构关系混凝土材料的本构关系是非线性的，主要表现为弹性阶段和非弹性阶段。
钢筋混凝土梁的非线性有限元分析
钢筋混凝土梁的非线性有限元分析钢筋混凝土梁是建筑和桥梁结构中常见的构件之一，其承载能力和使用寿命直接关系到结构的安全性和经济性。
而非线性有限元分析作为一种重要的结构分析方法，能够更为真实地模拟结构在荷载作用下的受力性能，因而被广泛应用于钢筋混凝土梁的设计和评估中。
一、钢筋混凝土梁的非线性性钢筋混凝土梁的非线性行为主要表现在以下几个方面：1. 材料非线性混凝土材料的应力-应变关系存在一定的非线性性，尤其是在承载能力超过一定程度后，应变与应力不再呈线性关系。
钢筋材料的强度和延性也存在一定程度的非线性行为，故需要在非线性有限元分析中考虑材料的本构关系。
2. 几何非线性钢筋混凝土梁作为大变形结构，其载荷过程中会发生形状和尺寸的变化，从而影响其刚度和强度。
在分析中需要考虑这种几何非线性行为。
3. 边界非线性钢筋混凝土梁的边界条件通常采用固支、自由支承和滑动支承等形式，这些边界条件的变化也会造成其受力性能的非线性影响。
在分析过程中需要考虑边界条件的非线性行为。
二、非线性有限元分析原理非线性有限元分析方法的基本原理是将复杂的结构分割成一个个较小的有限元单元，每个单元内部的状态由一系列节点的位移来描述，从而建立结构的数学模型。
该模型采用虚功原理和等效力法分别描述梁件内部的应力和节点间的相互作用关系，同时考虑材料本构、几何和边界非线性，对结构进行求解和分析。
三、钢筋混凝土梁非线性有限元分析的步骤和注意事项1. 模型建立首先需要根据结构实际情况建立数学模型，采用三维或平面等几何形态，按照梁的截面尺度和性质分配节点，对材料和边界条件等进行定义。
2. 材料本构关系的确定根据混凝土和钢筋材料的本构关系，对节点的应变和应力进行描述。
3. 载荷施加根据结构实际荷载和边界条件，对模型进行载荷施加，并对不同荷载情况下的结构进行分析。
4. 结果输出和分析利用计算机分析并输出模型的应力、应变、位移等结果，通过结果分析结构在不同载荷条件下的变形和破坏模式，并对设计进行优化和调整。
钢筋混凝土梁的Abaqus非线性有限元分析
钢筋混凝土梁的Abaqus非线性有限元分析摘要：本文介绍了混凝土损伤塑性模型的原理、钢筋和混凝土材料的塑性计算过程、混凝土损伤因子的定义及计算。
依据混凝土规范，采取半理论半经验法推导出普遍适用的混凝土损伤塑性模型，然后考虑材料非线性和几何非线性，对一根钢筋混凝土悬臂梁进行了精细化有限元分析，探讨了混凝土损伤对计算结果的影响等问题，为进一步利用ABAQUS对钢筋混凝土进行有限元分析提供了参考。
关键词：损伤塑性模型；有限元；ABAQUS钢筋混凝土结构在土木中应用广泛。
目前常采用试验或数值模拟的方法来研究结构的力学行为。
试验结果较可靠，但费用高、周期长。
随着计算机有限元分析的发展，使得复杂结构的模拟得以实现。
在数值分析中，主要考虑混凝土材料的本构模型，然而，由于混凝土材料的特殊性，虽然已出现各种本构模型，但是仍未见公认的模拟本构关系的理论[1]。
混凝土的本构关系主要是表达混凝土在多轴应力作用下的应力—应变关系，应力—应变曲线由上升段和下降应变软化段组成，特别是对下降段,它具有裂缝逐渐扩展，卸载时弹性软化等特点，而非线性弹性、弹塑性理论很难描述这一特性。
损伤力学理论既考虑混凝土材料在未受力的初始裂缝的存在，也可反映在受力过程中由于损伤积累而产生的裂缝扩展，从而导致的应变软化。
因而近年来不少学者致力于将损伤力学用于混凝土材料，并建立相应的本构关系[2]。
ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其具有强大的非线性分析能力[3]，ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性模型采用各向同性弹性损伤结合各向同性拉伸与压缩塑性理论来表征混凝土的非线性行为,是一个基于塑性的连续介质损伤模型,又结合非关联多重硬化塑性和各向同性弹性损伤理论表征材料断裂过程中发现的不可逆损伤行为[4]。
该模型可用于单向加载、循环加载及动态加载等情况，具有较好的收敛性。
本文把规范[5]建议的混凝土本构关系应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁[6]进行精细的有限元建模计算和探讨。