CFRP布约束混凝土矩形短柱轴压性能的非线性有限元分析
CFRP约束混凝土圆柱轴心受压力学性能分析
（ 大连 理 工 大 学 海 岸 与 近 海 工 程 国 家 重 点 实验 室 ， 宁 大连 １ ６ ２ ） 辽 １ ０ ３
摘 要 ： 用 基 于 非 相 关 联 流 动 法 则 的 混 凝 土 Ｄ ｕｋ ｒ ｒｇ ｒ模 型 对 碳 纤 维 增 强 复 合 材 料 采 ｒ ｃ ｅ— ａ ｅ Ｐ
ＬＩ ＡＮＧ ｅ ｇ ， Ｍ ｎ ＤＯＮＧ ｅ ， — ｉ ， Ｕ ｉｍ ｉ Ｗ ｉ ＹＩ Ｆｕ ｍ ｎ Ｗ Ｚｈ — ｎ
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第 ３ ２卷 第 ６ 期
２ｌ Ｏ ０年 １ 月 ２
土 木 建 筑 与 环 境 工 程
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Ｃ ＲＰ约 束 混凝 土 圆柱 轴 受压 Ｆ 心 力学性 能 分析
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CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱的非线性有限元分析
CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱的非线性有限元分析
李冉;姜作峰;马丽娜;张鸿梅
【期刊名称】《延边大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(039)003
【摘要】利用ANSYS软件建立了CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱、钢管混凝土柱、素混凝土柱对比柱的三维有限元模型,并对比分析上述3种构件在轴压作用下的延性和极限承载力的差异.研究结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土柱的极限承载力比钢管混凝土柱有较大提高(模拟的单层粘贴构件约提高11％,双层粘贴构件约提高25％),且整体刚度好,表现为弹性阶段轴向位移小,当CFRP断裂后,钢管能继续提供塑性支持；钢管混凝土柱的极限承载力比素混凝土柱提高约4倍,延性也得到很大改善；ANSYS模拟值与文献[1]中的试验值和计算值吻合较好.
【总页数】5页(P219-223)
【作者】李冉;姜作峰;马丽娜;张鸿梅
【作者单位】延边大学工学院土木工程系,吉林延吉133002;延边建设工程质量检测鉴定有限公司,吉林延吉133002;延边建设工程质量检测鉴定有限公司,吉林延吉133002;延边大学工学院土木工程系,吉林延吉133002
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3
【相关文献】
1.新型卷边薄壁钢板组合截面柱的非线性有限元分析 [J], 张怀卿;方有珍;夏腾云;陆承铎
2.薄壁方钢管混凝土短柱承载性能非线性有限元分析 [J], 杨俊;高轩能;沈剑波
3.薄壁钢板组合截面PEC柱的非线性有限元分析 [J], 陆佳;戴雅萍;马吉
4.CFRP-圆钢管混凝土加固RC方形短柱的承载力 [J], 赵均海;陈彦雄;张焕青
5.薄壁短柱轴压承载力的非线性有限元分析与计算 [J], 王春刚;张耀春
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CFRP约束预压状态下混凝土柱轴心受压性能的有限元分析
根据以上有限元原理建立试件模型 。网格大小控制在 ２ ｍｍ， ０ 混凝 土部分划分为 ９ ０个 Ｓｌ ６ ６ ｏｄ ５单元 ，Ｆ Ｐ划分 为 ４ ０个 Ｓ ｅｌ１单元 。 ｉ ＣＲ ８ ｈｌ ４ 在有 限元计算 中为避免在支座位置产生应力集中 ，从而使 支座附 近的混凝土 突然破坏造 成求解 失败 ，本 文采取在 柱顶与柱底 部位加 １０ ｍ×１０ ５ｒ ａ ５ ｍｍ×２ ｍｍ的弹性垫块 ， ０ 单元类型为 Ｓ ｌ４ 。 ｏｉ ５ ｄ ２计算边界条件模 拟 ． 在对结构施加约束条件时 ，考虑到混凝 土与试 验用 的压力机在接 触面上存在摩擦力 ， 对混凝 土的横 向变形有 约束作用 ， 以对于模 型的 所 顶部也施加 了 ２个水平方 向上 的约束。同时构件处于轴压状态， 并不存 在弯矩 ， 以在模型的底 部施加 的是 ３个方 向的位移约束 ， 所 而没有施加 转角约束 。 将荷载按面荷载施加在构件上表面， 为了求 出极限荷 载采用 髦 剧 了多 级 的荷 载 步 ［ ５ １ 。 们 ∞ ∞ 计算 中若出现以下 三种情况之一 ， 则认为达 到破坏极 限状态 ， 计算 终止 ： （） １未包裹 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ的试验柱达到极 限承载力破坏 ， 计算终止 。 （ ） Ｆ Ｐ达 到极 限抗 拉 强 度 而 拉 断 ， 算 终 止 。 ２Ｃ Ｒ 计 （） ３ 在计算过程 中 ， 当迭代超过 ２ ５次不 收敛 ， 则将加载步 长折 半 ， 如重复折半超过 １０ ０ ０次仍不收敛 ， 则认为 已产生很大 的塑性变形而达 到破坏极限状态， 计算结束 。 ３包裹不同层数 Ｃ Ｒ ． Ｆ Ｐ试件 的计算结果对 比分析 利 用 上 面 的 有 限元 模 型分 别 对 不 同轴 压 比下 试 件 外 包 裹 ｌ２ ３层 、、 碳纤维布的情况进行模拟计算 ，得到的不同轴压 比和 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ不同包裹 譬 层数下峰值应力提高幅度对 比和竖 向应力 一应变关 系曲线分 别见表们 ∞ 拍 ∞ １
CFRP约束有预载矩形SRC短柱轴压性能有限元分析
CFRP约束有预载矩形SRC短柱轴压性能有限元分析高鹏;宗文;李仲元;殷强;洪丽【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(040)001【摘要】为了研究预载水平对碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP,又称为"碳纤维布")约束型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)矩形短柱轴压性能的影响,文章采用有限元软件对已有试验试件进行了数值模拟,结果表明采用混凝土损伤塑性模型可较好地模拟预载后加固型钢混凝土柱在有材料损伤后的力学性能.通过数值分析发现,碳纤维布对型钢混凝土矩形短柱的约束作用主要集中在水平截面的柱角部和靠近型钢部位;预载水平提高后,峰值荷载下试件中混凝土的竖向应力降低,且远离型钢部位的柱角部混凝土应力变化最明显,同时预载水平对碳纤维布工作应变有影响;建立了预载水平与碳纤维布有效拉应变的关系式.【总页数】6页(P83-88)【作者】高鹏;宗文;李仲元;殷强;洪丽【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TU375.3【相关文献】1.CFRP 布加固混凝土矩形短柱轴压性能分析 [J], 贾良;聂红宾2.不同混凝土强度等级下CFRP布约束矩形短柱轴压性能试验研究 [J], 童林;高鹏3.CFRP布约束混凝土矩形短柱轴压性能的非线性有限元分析 [J], 张智梅;李贺林;张晏戌4.CFRP布约束方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究 [J], 史亚涛;胡忠君;谈明睿;李欣;宋雪娇5.CFRP编织管约束混凝土短柱轴压性能试验研究 [J], 张浩龙;王文昊;徐迎;王鹏;孙大威;吴建钦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
全CFRP筋混凝土柱抗震性能非线性分析
全CFRP筋混凝土柱抗震性能非线性分析江世永;蔡涛;吴世娟;姚未来【摘要】In this paper, six concrete columns reinforced with CFRP bars with different axial compression ratios and shear span ratios were tested under low cyclic loading. The seismic performances including stress characteristics, hysteretic characteristics and ductility were analyzed. With the aid of the OpenSees, the nonlinear beam column element of the flexibility method was selected, together with the zero length spring element and the zero length shear spring. A numerical analysis model was established to analyze the concrete columns reinforced with CFRP bars, and the bond slip of bars and shear deformation were reasonably considered. The simulation results were compared with the experimental, and it is found that the numerical model can be used to simulate the hysteretic behavior of whole CFRP reinforced concrete columns under cyclic loading. In addition, the improved comprehensive performance index was adopted to evaluate the ductility of the column reinforced with CFRP bars. Both the results of finite element simulation and experiment get the same conclusion the comprehensive performance index is greater when the axial compression ratio is smaller or the shear span ratio is larger.%对6根不同轴压比、剪跨比的全CFRP筋柱进行往复荷载试验,分析其受力特征、刚度变化和滞回特性等抗震性能.通过OpenSees分析平台,选取基于柔度法理论的Nonlinear Beam Column单元,并结合零长度转动弹簧和零长度剪切弹簧单元,建立全CFRP筋混凝土柱数值分析模型.研究结果表明:考虑了筋材滑移和剪切变形的数值模型能较好地模拟全CFRP筋混凝土柱在正反交替荷载下的滞回特征,采用综合考虑承载力和变形因素的综合性能指标能够较好地评价CFRP筋柱的抗震性能,有限元模拟结果和试验结果均得出,剪跨比越大或轴压比越小,综合性能指标越大.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)006【总页数】9页(P1542-1550)【关键词】CFRP筋混凝土柱;抗震性能;OpenSees;剪切变形;非线性分析;改进综合性能指标【作者】江世永;蔡涛;吴世娟;姚未来【作者单位】陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331【正文语种】中文【中图分类】TU375碳纤维增强塑料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)筋具有比强度高、抗腐蚀性强、电磁绝缘性等[1]显著优点。
CFRP配筋混凝土梁非线性分析的开题报告
CFRP配筋混凝土梁非线性分析的开题报告一、选题背景及意义随着建筑行业、交通运输等领域的发展，混凝土结构在各种工程中扮演着重要角色。
然而，由于混凝土本身的性能有限，其在承受荷载时容易发生裂缝和破坏，这直接影响了其结构的持久性和安全性。
为了提高混凝土的性能，目前越来越多的研究开始尝试通过CFRP材料来加强混凝土结构，因为CFRP具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能。
在CFRP加固混凝土结构时，其中最常见的方法之一就是在混凝土结构中嵌入CFRP筋材。
对于这种结构，其力学性能和行为特征与传统混凝土结构存在很大差异，因此需要进行非线性分析，以评估其安全性和设计性能，这也是本论文的研究内容。
本论文选取的CFRP配筋混凝土梁，具有重要的理论价值和应用前景。
首先，在理论上，深入了解这种结构的非线性特征和力学性能，可以为未来类似研究提供基础；其次，这种结构正逐渐成为建筑行业的研究热点，将实际应用于需要抗震、防风、加强等领域，因此，深入研究其力学性能对于保证其结构安全和性能的提高具有重要意义。
二、研究目的和方法本论文旨在对CFRP配筋混凝土梁的非线性行为进行分析和研究，并通过建立必要的数值模型，对CFRP配筋混凝土梁在不同受力状态下的力学性能进行模拟和分析。
具体而言，本论文将围绕以下目标展开研究:1.基于混凝土力学和CFRP力学的理论分析，形成CFRP配筋混凝土梁在不同荷载组合下的受力状态及其破坏形态的力学分析方法；2.依据欧拉-伯努利梁弯曲理论以及极限弯矩理论等方法，建立包括CFRP在内的混凝土梁受力的数值模型，通过有限元软件进行非线性分析，模拟CFRP配筋混凝土梁受力状态和破坏形态，验证理论分析方法；3.分析CFRP配筋混凝土梁构件的受力性能和破坏机理，评估其结构安全性和设计性能，探讨CFRP加固对混凝土梁强度和刚度的影响，并分析CFRP配筋混凝土梁在实际工程中的应用前景；4.对比分析CFRP配筋混凝土梁和无FRP加固混凝土梁的力学性能，评估CFRP加固策略的有效性。
预应力CFRP布增强钢筋混凝土梁非线性有限元分析
预应力CFRP布增强钢筋混凝土梁非线性有限元分析摘要：采用CFRP布加固钢筋混凝土梁时，CFRP利用率不高，本文运用ANSYS有限元分析软件，对预应力CFRP增强混凝土梁进行非线性分析，得出以下结论：施加预应力可以提高CFRP的有效利用率，增加开裂荷载，改善构件的使用性能，并且随着预应力的增大，CFRP的有效利用率也不断提高。
关键字：预应力；CFRP布；钢筋混凝土梁；有限元Abstract : by using the CFRP reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets, CFRP utilization rate is not high, this paper uses finite element analysis software ANSYS, the prestressed CFRP reinforced concrete beams the nonlinear analysis, draws the following conclusion: prestress can improve the CFRP effective utilization rate, increase the cracking load, improve the component performance, and with the increase of prestress, CFRP effective utilization rate is also rising.Keywords: prestressed; CFRP sheets; reinforced concrete beam; finite element1 引言纤维增强复合材料（简称FRP）凭借其比强度和比刚度高、施工便捷、耐疲劳性能和耐久性好等特点被广泛应用到土木工程领域，利用FRP对混凝土结构进行加固取得了很好的效果。
纤维布（fs）约束混凝土矩形柱轴心受压试验及非线性有限元分析ex..
110JournaI of BuiIding Structures建筑结构学报第25卷第2期VoI.25,No.22004年4月ApriI,2004文章编号：1000-6869(2004)02-0110-08纤维布（FS ）约束混凝土矩形柱轴心受压试验及非线性有限元分析李静1，钱稼茹1，蒋剑彪2(1.清华大学土木工程系，北京100084；2.北京特希达科技有限公司，北京100011)摘要：通过29个纤维布（Fiber Sheet,FS ）约束混凝土柱和2个混凝土对比柱的轴心受压试验，以及FS 约束混凝土柱的三维非线性有限元分析,研究FS 约束混凝土矩形截面柱的轴心受压性能和FS 的约束机理。
FS 约束混凝土柱有斜剪破坏和轴压破坏两种破坏形态；FS 约束混凝土的轴压应力-应变曲线有三种形状；增大截面长宽比会减弱FS 的约束效果；单独缠绕CFS 比复合缠绕CFS 和GFS 对强度提高有利，但复合缠绕且GFS 不少于1层时，对增大变形有利；轴向压应力大于0.6~0.8倍峰值应力后，FS 的横向拉应变增大，对混凝土起约束作用；角部FS 横向拉应变及截面角部混凝土的水平应力最大；可以将截面分为强约束区和弱约束区；角部的圆弧半径与1/2边长之比越大，强约束区的面积越大；纤维特征值对强约束区面积大小的影响不大，但是纤维特征值大，截面的水平应力也大。
关键词：FS 约束混凝土柱；轴心受压；应力-应变全曲线；非线性有限元分析；约束机理中图分类号：TU375.302文献标识码：AExperimentaI study and 3-D nonIinear finite eIement anaIysis of axiaIIy Ioadedfiber sheet confined rectanguIar concrete coIumnsLI Jing 1,OIAN Jiaru 1,JIANG Jianbiao 2(1.Department of CiviI Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,Chinag2.Beijing Texida TechnicaI Limited Company,Beijing 100011,China )Abstract:The behavior of fiber sheet (FS )confined sguare and rectanguIar concrete coIumns under axiaI compressive force and the FS confinement mechanism were studied by tests of 29FS confined concrete coIumns and 2reference concrete coIumns and by three-dimensionaI nonIinear finite eIement anaIysis.Two faiIure modes of FS confined concrete coIumn,i.e.axiaI Ioad-diagonaI shear faiIure and axiaI compression faiIure,were observed in the test.The compIete axiaI compressive stress-strain curve of FS confined concrete can be cIassified into three types.The FS confinementeffect is weakened due to the increase of the ratio of section Iength to width.Confining with carbon fiber sheets (CFS )aIone is more advantageous to the peak stress enhancement of concrete than confining with both CFS and gIass fiber sheet (GFS ).WhiIe the hybrid confinement has more advantage of the deformation enhancement of concrete when GFS is wrapped not Iess than one Iayer.When the axiaI compressive stress is Iarge than 0.6-0.8times of peak stress,the tensiIe strain of FS and the confinement effect on the concrete increases rapidIy.The Iargest tensiIe strain of FS and the Iargest horizontaI stress of concrete are at the section corners.The section of concrete can be divided into a strongIy confined region with a three-dimensionaI compressive stress state and a weakIy confined region with a nearIytwo-dimensionaI compressive stress state.The Iarger the ratio of corner s radius to haIf of the section Iength is,the Iarger the area of strongIy confined region wiII be.The FS confinement index vaIue has no effect on the area of thestrongIy confined region,but it has effect on the horizontaI stress of concrete,the Iarger the FS confinement index vaIue is,the Iarger the horizontaI stress of concrete wiII be.Keywords:FS confined concrete coIumng axiaI compressiong compIete stress-strain reIation curveg nonIinear finite eIement anaIysisg FS confinement mechanism作者简介：李静（1977-),女（瑶族），广西蒙山人，博士研究生。
钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析
4、对数值模型进行验证，确保其准确性。通过对比实验与模拟结果的应力-应 变关系、破坏形态等，对模型土叠合柱的参数（如钢管厚度、混 凝土强度等），进行多组对比分析，探讨各因素对轴压性能的影响。
6、对实验和数值模拟结果进行理论分析，结合实际情况对钢管混凝土叠合柱 的轴压性能进行评估。
钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析
01 引言
03 分析方法 05 结论
目录
02 概念阐述 04 实例分析 06 参考内容
引言
钢管混凝土轴压短柱是一种常见的结构形式，在建筑、桥梁等领域得到广泛应 用。在地震、风载等外力作用下，钢管混凝土轴压短柱的力学性能研究具有重 要意义。非线性有限元分析作为一种有效的数值模拟方法，能够综合考虑材料 的非线性行为和截面几何特性，为钢管混凝土轴压短柱的分析提供有力支持。 本次演示将介绍钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析的基本概念、方法步骤 和实际应用，并探讨其优势、不足及未来研究方向。
3、材料模型：混凝土和钢管的材料模型需根据实际材料特性进行选择。常用 的混凝土模型包括弹塑性模型、损伤塑性模型等；钢管模型则一般采用弹性模 型或弹塑性模型。
4、边界条件处理：根据实际结构边界条件进行约束和支撑处理。对于固定端， 可采用固定支撑；对于自由端，可采用弹簧元或滚动支撑进行处理。
实例分析
1、钢管混凝土短柱在受到冲击作用时，表现出明显的动态响应，其冲击响应 曲线呈非线性特点。
2、钢管的类型和混凝土的强度对钢管混凝土短柱的抗冲击性能具有重要影响。 采用高强度钢管和高质量混凝土可以提高试件的抗冲击性能。
引言
钢管混凝土叠合柱是一种新型的组合结构，具有较高的承载力和抗震性能，在 建筑和桥梁工程中得到广泛应用。轴压性能是钢管混凝土叠合柱的重要性能指 标之一，直接关系到结构的安全性和稳定性。因此，对钢管混凝土叠合柱轴压 性能进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
CFRP-混凝土-钢管组合柱轴心受压性能的有限元分析
解 卫 国等 ：Ｃ Ｒ 一 凝 士一 管 组 合 柱 轴 心 受压 性 能 的 有 限 元 分 析 Ｆ Ｐ混 钢
ＣＦ ＲＰ一 凝 土 一 管 组 合 柱 轴 心 受 压 性 能 混 钢
的 有 限 元 分 析
解 卫 国 娄 吉宏 （ 州 市建 筑 科 学研 究 院 广 州 ５ ０ ４ ） 广 １ ４ ０
ｃ ｎ ｒｔ． ｉａｌ， ｔ ｎ ｈａ ｄｌ ｔ ｔａｎｆｒ ｌｓ ｒ ｔ ｄ ｏ ｃｅｅ Ｆ ｎ ｙ ｓｒ ｇ ｎ ｍｉ ｓ ｉ ｍｕａ ｅｆ ｔ ． ｌ ｅｔ ｉ ｒ ｏ ａ ｉ ｅ
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FRP布约束混凝土圆柱轴心受压性能非线性有限元分析
性模量为 ８ Ｐ 。纤维布加固的范围为全柱高。 ７ ａ Ｇ
１１ 非线性有 限元模 型 ．
为了考虑 Ｆ Ｐ布对混凝土 的被动式约束 ，较 Ｒ
好 地反 映混凝 土在三轴状 态下 的材料本 构关 系 ，本
文使用非线性分析程序 Ａ Ａ Ｕ ，建立三维非线 Ｂ Ｑ Ｓ
性有限元模型，进行 Ｆ Ｐ布约束混凝土柱轴心受 Ｒ 压全 过程 分析 。 混凝土单元采用 ８ 节点六面体单元 ，混凝土材 料采用 ｃｎｒ ｅｄｍ ｇｄｐａｔ ｉ ｏ ｃｅ ａ ａｅ ｌ ｉｔ ｔ ｓｃ ｙ模型 ，它能反
Ｆ Ｐ布采用壳单元模拟 ，纤维材料 为各 向异 Ｒ
１ 有限元分析模 型建立
为了与实验结果对 比，有限元分析 中的 Ｆ Ｐ Ｒ
收稿 日 ：２０ —５１ ；修订 日 ： ０ ７１—８ 期 ０ ７ —３ ０ 期 ２ ０ １ １
基金项 目：北京工业大学青年科研基金资助项 目 （７０ ０ ５０ ５ １ ９ ０ ４ １２ ０ ０ ）
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第２ 卷 ， １ ９ 第 期 ２０ ０８年 １月
文章编号 ：１０—６ ２（０ ８ １０ ４—５ ０ １４ ３ ２ ０ ）０ —０ ６０
中 国 铁 道 科 学 Ｃ ＮＡ ＡＩ ＷＡＹ Ｃ Ｅ Ｅ ＨＩ Ｒ Ｌ Ｓ Ｉ ＮＣ
包 １ ，３ ，２ ，４层 Ｆ Ｐ 布 。试 件 的 尺 寸 为 Ｏ１０ Ｒ ５
ｍ ｍ×４ ０ｍｍ，混凝 土立方体强度 为 ３． ａ ５ ８ ６ＭＰ ， 加固所用的 Ｆ Ｐ为玻璃纤维布 ，纤维布 的计算厚 Ｒ 度为 ０ １９ ｍ，实测抗拉强度为 ３２１ＭＰ ，弹 ．６ ｍ ７ ａ
４ ０
图 １ 结构分析模 型
．
誉 ３ （ ）
混凝土在外包纤维增强材料 （ Ｒ ）布的作用 ＦＰ 下 ，处于三向应力状态 ，与单轴受力状态相比，混 凝土的极限压应变和承载力提高口 ］ 。。用 Ｆ Ｐ布横 Ｒ
FRP布约束混凝土方柱轴心受压性能的有限元分析_陆新征
FRP 布约束混凝土方柱轴心受压性能的有限元分析陆新征 冯 鹏 叶列平(清华大学)摘 要 采用有限元方法对纤维增强材料(FRP )布约束混凝土方柱的轴心受压性能进行了分析,并与试验结果进行了比较。
分析结果表明,通过合理选择有限元分析数值模型,可较好地预测FRP 布约束混凝土柱的轴心受压性能。
根据数值分析结果对其受力机理进行了探讨,揭示了FRP 布与混凝土在轴压下的相互作用,为今后进行数值试验和影响因素分析奠定了基础。
关键词 纤维增强塑料 约束混凝土 加固 有限元分析中图分类号:TU528.572 文献标识码:A 文章编号:1000-131X (2003)02-0046-06BEHAVIOR OF FRP -C ONFINED C ONCR ETE SQUARE COLUMNS UNDER UNIAXIAL LOADINGLu Xinzheng Fe ng Peng Ye Lie ping(Tsinghua University )AbstractThe behavior of the FRP -confined concr ete square columns under uniaxial loading is studied in the paper .The finite ele -ment method is used in the study ;a c omputer program is developed .The computing results are compared with test one .Thefor mer can simulate the beha vior of the columns with proper numerical model .The interaction between FRP material and con -cr ete is discussed based on the numerical results .Some useful c onclusions are obtained through the study .Keywords :fiber reinforced polymer ,strengthening ,finite element analysis ,confined concrete 纤维增强材料(FRP )布加固混凝土结构技术具有力学性能优良、加固效果明显、施工方便等优点,目前在国内外得到广泛应用。
CFRP加固混凝土方柱的试验研究及有限元分析的开题报告
CFRP加固混凝土方柱的试验研究及有限元分析的开题报告一、研究背景及意义随着经济和人口的持续增长，对建筑物的安全和可靠性要求越来越高。
在建筑结构加固领域，CFRP（碳纤维增强聚合物）复合材料因其高强度、高模量、重量轻、耐腐蚀、易于加工等优良性能，被广泛应用于结构加固中。
CFRP加固技术已经在桥梁、管道、建筑物等各种结构中得到了广泛应用，并取得了良好的效果，成为了结构加固领域中一种高效、经济、实用的加固方法。
本次研究将探究CFRP加固混凝土方柱的可行性及强度影响因素，对于解决混凝土结构强度不足、耐久性差、承载能力下降等问题，提高混凝土结构的安全可靠性具有重要意义。
二、研究目标与内容本研究的主要目标是通过试验研究和有限元分析方法，探究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果及作用机理，并进一步分析加固效果与加固量、CFRP布局、加固方式等因素之间的关系，为混凝土结构加固提供可靠、经济、高效的技术手段。
具体内容包括：1.制备混凝土方柱试件，并进行原材料分析，检验试件质量和均匀性。
2.设计CFRP加固方案，并进行加固实验。
3.测定试验前后混凝土方柱的力学性能，包括压缩强度、抗弯强度和极限荷载等。
4.分析实验数据，研究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果和作用机理。
5.基于有限元分析，建立CFRP加固混凝土方柱的数值模型，并进行模拟计算，与试验结果进行对比分析。
三、预期结果及创新点本研究预期能够确定CFRP加固混凝土方柱的优化加固方案，并探究影响CFRP加固效果的因素，包括CFRP布局、加固方式、加固量等。
同时，还将建立CFRP加固混凝土方柱的有限元模型，进行数值模拟，为实际应用提供技术支持。
本研究的创新点主要包括：1.探究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果及作用机理，为混凝土结构加固提供理论和实践基础。
2.分析影响CFRP加固效果的因素，提出优化加固方案，为混凝土结构的加固提供可靠、经济、高效的技术手段。
对粘CFRP布钢筋混凝土柱受力性能的有限元分析
对粘CFRP布钢筋混凝土柱受力性能的有限元分析土木工程系王志刚摘要：为验证CFRP加固方法的有效性，采用整体式和分离式相结合的方法建立了构件的有限元分析模型。
通过有限元计算分析得出未增强构件和采用碳纤维复合材料增强构件的受弯承载力; 利用有限元软件ANSYS模拟单向及双向地震往复荷载综合作用下其加固泥凝土柱的杭震性能。
随后将计算结果进行了比较,结果表明了有限元建模方法的可行性,论证了其对混凝土柱抗震性能提高的有效性, 因而为加固工程的试验及工程施工提供了有效的理论分析方法。
关键词：钢筋混凝土；碳纤维复合增强材料；加固；有限元法1粘CFRP布钢筋混凝土柱的抗弯承载力分析。
CFRP是采用碳纤维与树脂类材料经过特定工艺复合而成的纤维增强材料,具有质强比大,防腐性能好,施工方便等优点。
在国内外已发表的有关碳纤维复合材料增强钢筋混凝土结构研究的论文中,绝大多数的研究成果是通过试验得到的。
由于受试验条件的限制,试验所能得到的信息是有限的。
有限元法为研究CFRP增强钢筋混凝土结构受力抗震性能提供了另外一种有效工具。
1.1有限元分析1.1.1基本假定(1)混凝土先按初始各向同性的弹塑性材料考虑,开裂后按各向异性计算,且设为连续均匀材料; (2)忽略钢筋和混凝土材料之间相对滑移;(3)假定复合材料单元与混凝土单元之间无相对滑移。
1.1.2材料参数各种材料参数指标如表1所示.混凝土标号为C30;碳纤维布的厚度为0.13mm;表1各种材料的性能指标材料名称密度/kg.m-3 泊松比弹性模量/mpa 抗拉强度/mpa轴心抗压强度/mpa砼主筋箍筋2500 0.2 3.0×104 2.7 37.57850 0.3 2.0×105 330 —7850 0.3 2.1×105 220 —CFRP 1760 0.17 2.29×105 3800—1.1.3有限元模型的几何尺寸和配筋如图1所示。
CFRP加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析
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第２ ９卷 第 ６期 ２０ ０ ８年 ｌ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ月
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Ｖｏ ． ９ Ｎ ． １２ ｏ ６
Ｄｅ ． ０ ｃ ２ ０８
Ｊ ＯＵＲＮ ＯＦ ＤＡＬＡＮ ＪＡＯ ＡＬ Ｉ Ｉ ＴＯＮ Ｇ ＵＮＩ ＥＲ ＩＹ Ｖ ＳＴ
文章编号 ： ７ ． ５ ０ ２０ ）６ ０ ２ — ６ １ ３ ９９ （０８ ０ — ０ ４ ０ ６
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CFRP加固钢筋混凝土梁的非线性有限元仿真分析
CFRP加固钢筋混凝土梁的非线性有限元仿真分析李文盛;王德玲【摘要】为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土梁的工作性能,利用大型有限元分析软件ANSYS,分别对钢筋混凝土梁、CFRP与钢筋混凝土梁之间的粘结性能以及CFRP单元进行有限元模拟;结合算例仿真分析了加固前后钢筋混凝土梁的承载力性能,初步探讨了CFRP布加固钢筋混凝土梁的剥离规律.结果表明,该仿真分析方法与工程实际符合较好,具有可行性和参考价值.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2007(004)004【总页数】3页(P114-116)【关键词】碳纤维增强复合材料(CFRP);加固;钢筋混凝土梁;CFRP布;有限元;剥离【作者】李文盛;王德玲【作者单位】长江大学城市建设学院,湖北,荆州,434023;长江大学城市建设学院,湖北,荆州,434023【正文语种】中文【中图分类】TU375.1钢筋混凝土在役结构由于工作荷载的增加、结构的损伤老化、构件的疲劳以及设计与施工上的缺陷等原因，造成构件承载力不足，裂缝宽度增加或挠曲变形加剧，若无法拆除重建，就必须对其加固补强。
传统加固补强技术[1]整体水平比较落后，作为新兴的纤维增强加固技术，特别是粘贴碳纤维增强复合材料(Carbon FiberReinforced Polymer, CFRP)加固法修复钢筋混凝土结构具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀、自重轻、不增加结构尺寸等明显的优点[2]。
从总体上看，国外对于CFRP粘贴加固的抗弯设计、抗剪设计、抗压及延性设计、搭接锚固设计以及疲劳徐变的研究己经趋于成熟[3,4]。
国内对CFRP布补强加固钢筋混凝土构件的研究工作起步较晚，从1996年起，冶金部建筑研究总院、同济大学、清华大学、东南大学、中国建筑科学研究院等科研单位开展了一系列初步试验和研究，取得了大量的研究成果。
国家工业建筑诊断与改造技术研究中心、清华大学对CFRP布加固混凝土柱进行了抗震分析，并且相继推出了《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》。
CFRP布约束钢筋混凝土柱抗震变形性能有限元分析
1试验构件
李静进行了碳纤维布约束钢筋混凝土柱在往复水平力作 用下的试验②。本文选取其中2根柱进行模拟，未加固柱 YW0和加固柱YL1 (200mm宽的条幅2道，间距100mm)。试 件尺寸和配筋如图1所示,YW0和YL1的轴压比分别为0. 47 和0. 26,混凝土强度试验值分别为24. 48 MPa和2& 57 MPa。 纵筋和箍筋屈服强度实测值分别为378 MPa和317 MPa。柱 角部为防止应力集中，均打磨成半径为15min的圆角。构件相 关参数见表1,试验中所采用的CFRP布厚度为0.111mm,抗 拉强度为4013MPa,弹性模量为241GPa。试验中在试件顶部 首先施加轴压荷载，并在整个加载过程中保持不变;然后施加 水平往复荷载;在纵向钢筋屈服前采用荷载控制，此后采用位 移控制，直至试件破坏即荷载下降至峰值荷载的85%。
-60 -40 -20 0 20 40 60 水平位移/min a.YW-0
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b-钢筋 图2循环荷载下的材料本构曲线
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图3 模拟结果与试验结果破坏形态对比
-100 ---------1----- 1--------- 1--------- 1--------1--------- 1
该模型将损伤指标引入混凝土模型，通过对混凝土的弹性 刚度矩阵加以折减，模拟混凝土刚度随损伤增加而降低的特 点⑻。在材料进入损伤后，弹性模量可表示为E=(l —〃)E°, E。为无损伤弹性模量，为损伤因子，用于描述卸载时材料刚 度退化现象。根据Sidiroff的能量等效原理⑼，提出了混凝土 损伤因子计算方法：
基于非线性有限元分析的混凝土柱抗震性能研究
基于非线性有限元分析的混凝土柱抗震性能研究一、前言混凝土柱是建筑结构中常见的承载构件，其在地震作用下的抗震性能显得尤为重要。
本文基于非线性有限元分析方法，对混凝土柱在地震作用下的抗震性能进行研究。
二、混凝土柱的抗震性能分析方法1. 线性有限元分析方法线性有限元分析方法是一种经典的地震分析方法，其主要依据弹性理论进行建模和计算。
该方法适用于结构在小震荡情况下的计算，但对于大震荡情况下的结构反应计算不准确。
2. 非线性有限元分析方法非线性有限元分析方法是一种相对新的地震分析方法，其能够更加准确地模拟结构在地震作用下的非线性行为。
该方法适用于结构在大震荡情况下的计算，但计算复杂度较高。
三、混凝土柱的有限元建模1. 建模方法本文采用ABAQUS软件进行有限元建模，将混凝土柱采用四面体有限元进行离散化。
同时，考虑到混凝土在受到压力时的非线性特性，采用Drucker-Prager准则进行材料建模。
2. 材料参数混凝土的材料参数取自国内外文献的实验数据，包括混凝土的弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等参数。
3. 边界条件本文采用了相邻结构间的相互作用边界条件，模拟两个混凝土柱相互支撑的情况。
四、混凝土柱抗震性能的分析结果1. 大小震动的比较在大震动下，混凝土柱的变形和应力响应与线性有限元分析结果有较大差异。
在小震动下，两种方法的计算结果基本一致。
2. 不同截面形状的比较在相同截面积下，矩形截面的混凝土柱的抗震性能优于圆形截面的混凝土柱。
这是因为矩形截面具有更高的面积惯性矩，能够更好地承受地震作用。
3. 不同混凝土强度等级的比较在相同截面积下，混凝土强度等级越高的混凝土柱的抗震性能越好。
这是因为强度较高的混凝土能够更好地承受地震作用。
五、结论本文基于非线性有限元分析方法，对混凝土柱在地震作用下的抗震性能进行了研究。
结果表明，在大震动下，混凝土柱的抗震性能与线性有限元分析结果有较大差异；在相同截面积下，矩形截面的混凝土柱的抗震性能优于圆形截面的混凝土柱；在相同截面积下，混凝土强度等级越高的混凝土柱的抗震性能越好。
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Ｃ Ｆ Ｒ Ｐ ） 布约束的混凝土矩形短柱的力学性能进行分析． 计 算结果与实验 结果吻合较好 ， 表明建立的有 限元模型能够
较 好 地 模 拟 ＣＦ ＲＰ布 约束 的混 凝 土 矩 形 短柱 的轴 压 受 力变 形 全 过程 ． 最后 ， 探 讨 了 ＣＦ ＲＰ 布 层 数 、 倒角半径 、 截 面 长 宽 比和 混凝 土 强度 对 约束 混凝 土 强度 的 影 响 ．
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第 １ ９卷 第 ２期
２ ０ １ ３ 年４ 月
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ＣＦＲＰ 布约束混凝 土矩形短柱轴压 性 能的非线性有 限元分析
张 智梅 ， 李 贺 林 ， 张晏 戊
（ 上海大学 土木工程系， 上海 ２ ０ ０ ０ ７ ２ ）
摘 要： 采用通用 有 限元软 件 Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ ， 对轴心 受压状态下 碳纤维增 强复合材 料（ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｐ ｌ ｏ ｙ ｍｅ ｒ ，
关键 词 ：碳纤维增强复合材料布； 混凝土矩形短柱； 轴 压； 极 限强度； 非线性有限元分析
中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ２
文献标志码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ７ ． ２ ８ ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ２ ０ ３ — ０ ５
Ｎｏ ｎｌ ｉ ｎｅ ａ ｒ ＦＥＭ Ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ＣＦＲ Ｐ Ｓｈｅ ｅ ｔ Ｃｏ ｎｆ ｉｎｅ ｄ Ｒｅ ｃ ｔ ａ ｎｇ ｌ ｅ
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