钢筋混凝土非线性分析第一次大作业

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钢筋混凝土非线性分析讲解

钢筋混凝土非线性分析讲解
钢筋混凝土非线性分析
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

钢筋混凝土构件的非线性分析

钢筋混凝土构件的非线性分析

钢筋混凝土构件的非线性分析背景:钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程的材料,其具有高强度、耐久性和防火性能好的优点。

然而,钢筋混凝土构件在荷载作用下的性能并不是线性的,而是呈现出明显的非线性特征。

因此,为了准确地描述和预测钢筋混凝土构件在荷载作用下的行为,进行非线性分析是必要的。

非线性分析能够考虑到材料和结构的非线性行为,提供更准确的计算结果,对于工程设计和施工具有重要意义。

理论:钢筋混凝土构件非线性分析的理论基础主要包括材料非线性理论和结构非线性理论。

材料非线性是指材料的应力-应变关系不是直线,而是呈现出曲线特征。

结构非线性则是指结构在荷载作用下的变形不是简单的线性关系,而是伴随着结构失稳和破坏的复杂过程。

在非线性分析中,需要基于材料和结构的非线性理论建立相应的数学模型,并通过数值方法求解。

方法:钢筋混凝土构件非线性分析的方法主要包括有限元法和有限差分法。

有限元法是一种将结构离散成许多小的单元,对每个单元进行非线性分析,再整合成整体的方法。

有限差分法则是一种将结构划分为一系列的网格,对每个网格进行非线性分析,再整合成整体的方法。

两种方法都具有各自的优点和适用范围,具体选用哪种方法需根据实际情况进行判断。

应用:钢筋混凝土构件非线性分析在建筑工程领域有着广泛的应用。

例如,在桥梁工程中,对桥梁结构进行非线性分析可以更准确地预测其在车辆荷载作用下的性能,为桥梁设计提供更为可靠的依据。

在建筑工程中,对高层建筑结构进行非线性分析可以更准确地预测其在地震作用下的性能,为建筑物的抗震设计提供更为可靠的依据。

在水利工程、核电站等其他工程领域中,钢筋混凝土构件的非线性分析同样具有重要意义。

钢筋混凝土构件的非线性分析是建筑工程领域中非常重要的研究课题。

通过非线性分析,可以更准确地预测结构的真实性能,为工程设计和施工提供更为可靠的依据。

本文介绍了钢筋混凝土构件非线性分析的背景、理论基础、方法及其应用案例。

可以看出,非线性分析考虑了材料和结构的非线性行为,能够更准确地描述和预测结构的性能。

第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析

第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析

(4)砼受压应力--应变曲线已知 砼应力—应变曲线影响因素较多,如应变梯度、梁顶面荷 载引起的侧向压力、纵筋和箍筋的侧向约束、加荷速度等, 要准确地确定是非常困难的。目前有很多可供选用。 为简化计算,目前仍较多的采用素砼应力-应变曲线对受弯 和偏压(拉)构件非线性分析; 砼的极限压应变 u 是应力-应变曲线的一个重要的变形特 u 与很多因素有关,其值在较大的范围内变动。试 征值, 验表明, 轴心受压时, 0.002 ;
2.2 构件截面的弯矩--曲率关系分析方法
截面非线性分析是结构和构件非线性分析的基础; 在弯矩和轴力作用下,截面的非线性分析主要是求解截面 的弯矩--曲率关系,据此可分析构件刚度的变化、开裂、 钢筋屈服、承载力极限状态时的特征值。
2.2.1 基本假定
(1)平截面假定 这是线弹性理论的基本假定。 对RC构件,大量试验表明,若钢筋和砼粘结良好,测量应 变的标距又大于裂缝间距,则实测应变基本上符合平截面 假定。 须注意,平截面假定只适应于一定区段长度内的平均应变, 而对某一特定截面(如裂缝截面),此假定不适用。 由于采用平截面假定大大简化了计算,且力学概念明确, 因此为大多数国家广为采用;采用该假定计算正截面承载 力的误差一般都在10%以内。
钢筋混凝土结构基本理论
第二讲:钢筋混凝土非线性分析
主要内容:
• • • • 混凝土结构截面的非线性分析 截面非线性分析的一般方法 构件的非线性全过程分析 (杆系)结构的非线性全过程分析
1
RC构件截面的非线性分析
1.1 轴心受力构件
RC轴心受拉和受压是最基本的手里状态,掌握这两类构件 受力全过程的一般规律及其分析方法,是了解和分析其他 各类构件和结构非线性性能的基础。

钢筋混凝土杆系结构非线性分析-毛小勇

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

【精品】混凝土非线性大作业

【精品】混凝土非线性大作业

研究生课程考核试卷科目:混凝土强度理论及非线性分析教师:王志军姓名:CX,XG,YXX学号:专业:结构工程类别:学术上课时间:2014年2月至2014年4月考生成绩:阅卷评语:阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制-关系分析一、配筋混凝土截面Mϕ1、截面非线性全过程分析的理论基础1.1、概述截面的非线性分析,一般系指全过程分析,即确定截面从开始加载到最终破坏这一全过程的受力及变形性能。

构件在受力过程中,某一截面的M-φ关系不是呈线性关系的,截面刚度是不断变化的。

这主要是由于以下原因:1.形成混凝土构件的材料本身的应力-应变关系是非线性的;2.受力过程中截面混凝土受拉开裂。

由于以上两个原因,随着受力的增加,截面抗弯刚度EI中E和I均随受力增大而减小。

1.2、截面非线性分析的目的及内容①确定截面的真实受力性能;②确定截面的承载力;③确定截面的延性。

1.3、基本假定1.3.1、平截面假定梁正截面变形后仍保持平面,截面应变为直线分布,不考虑钢筋与混凝土之间的相对位移。

从理论上来讲平截面假定仅适用于跨高比较大的连续均质弹性材料的构件。

对由混凝土及钢筋组成的构件,由于材料特别是混凝土的非均质性,以及混凝土开裂,特别是在纵筋屈服,受压区高度减小而临近破坏的阶段,在开裂截面上的平截面假定已不能适用。

但是,考虑到构件破坏是产生在某一区段长度内的,而且试验结果表明,只要应变量测标距有一定长度,量测的截面平均应变值从加荷开始直到构件破坏,都能较好的符合平截面假定。

1.3.2、钢筋的应力—应变关系——应变关系,钢筋本构关系由于我们采用。

1.3.3混凝土受压应力-推荐的Hognestad方程。

考虑混凝土的受拉,对混凝土的受拉应力-应变全曲线,采用简化的应力应变-关系,由两段段组成。

具体图形和方程见下:不相同的。

表达式,因此,可以假定各层混凝土仍遵循同一的应力应变关系。

受压时:0εε≤当时:200[2()]c c f εεσεε=-其中,00.002ε= 0cu εεε<≤当时:[]0010.15()/()c c u f σεεεε=⨯-⨯--采用不同等级混凝土时,故fc 取值依据混凝土规范取设计值。

钢筋混凝土异形柱非线性分析

钢筋混凝土异形柱非线性分析

L端到翼缘规缘律律端个按缩厚m 及示厚施施加Journal of Dalian University of TechnologyVol.L端,No.缘Mar.缘律律端向均匀传各示部顶范围内做头律律律2防止律防局缘律律端破律缘2律缘按L 2律坏布置层网传纵H R B 级屈服MPa首头先缘先 黄承逵准头先 赵 欣按局头心厚m 及示厚施恒定竖然恒示部后再F i g D e 先n s 厚m 头头止律缘Lo 缘心d r f c t p 厚施传各整应符施假先区建议模 L坏律律头头o 按心型考n 区示部虑拉剪切先n s 徐将 头缘L律头律破划格做单头按元布置层网传纵H R 每似认位样处始D 终放坐系象立先原距B 级屈服M 离侧靠纵H R 义p 屈C u h 服M 先最围远弯总节纵H R 样处2位移骨架曲线的程序先总节j v 整始D j v 构挠产二先次附又全断运距而坐布置层网传纵H R 坐B 级屈h 次逐逼弯际之间小坐离侧心段是先元化部悬坐总节j v 先服M 弯臂杆支匀座新R 否接拟看塑铰靠纵H R 长处p 竖误H 坐差%心j v 左右做臂杆支坐具厚精逐b 纵H R 坐长处p 先w 始l 误H C p 虑x 他每o 纵H R 条情接拟具厚况随着虑发逐b 始l 坐f 现包拉长处p 心减说耗做纵H R o B 级屈服M o 座看否o 样处2位移o 当保P 级型持服见内做显即按延坏心L顶设y /正做kN-幅规做缘律律延2律按2头律o 修回日期做缘律律端2律头2头止心运另状少做P a 首局头端延延2破先E 先选证使o 式长王准局头端L头2破先E 先丹崔先选证使J G 心0 引 言钢筋混凝土异形柱框架结构是近年来开始使用的一种新型结构体系先W I S 弯R 李晓莉郭棣坐吴i 先w 整敏H R 哲世R 界支先管仲R 否产双先偏赵断屈C 际顺波西朱x 减伯心龙董先靠纵H R 坐始D 竖及振终放祥济版弯际社z v O 头q L]心w 管仲差%纵H R 义p 屈C 坐塑铰祥产多先例如臂杆支匀R 否接拟匀层网传强度匀配箍率看先格符过始D 服M 诸多塑铰靠纵H R 义p 屈C 坐差%先示运量十服巨厚心塑段先本顶单始D 坐系象立原距数值积服坐离侧O 坏q 延]先靠棣次L 匀显H R 单每似认位样处运距而坐R 端样处2位移骨架曲线进行模拟先最符过总节服M 版到臂杆支匀翼缘整条情接拟靠纵H R 长处p 竖误H 屈C 坐差%规律心1 试验概况本次异形柱正截面承载力抗震性能试验共有头按个始l 先偏型L H R 始l 坏个先显H R 始l 防个先始l 按头B 律心止缩接先R 否厚度头缘律mm心始l 接拟及棣配置如持头x 示心次离间施加f 现样处及臂向p 产均匀全传到R 棣坐各部服先R 坐顶端缘律律mm 范围内做z 敏H 端头心次防止R 头局部破坏先内布置按层布置网心纵H R 始l 纵置原距<头缘坐HRB 按按坏级布置先屈服强度次按延坏M P a o 箍置原距<止坐HP B 缘按坏级布置先屈服强度次按坏L MP a 心始D 况首先靠准R 坐H 心施加恒定坐竖向样处先然后再施加f 现离向坐每似认位样处心持头 试件尺寸及截面配筋图Fi g 心头 Di me n s i o n sa n d r e i n f o r c e me n t so fs p e c i me n s2 非线性分析中的基本假定局头破始l 单整个义p 过部型先棣坐现均应误符挠现棣假定心局缘破杆区层网传坐应p 2应变关系选用Ho g n e s t a d建议坐模型O 防]o 座考虑义拉区层网传强度心局按破纵向布置坐应p 2应变关系采用斜直线加平直线的理想弹塑性模型心局L破座考虑始l 剪切误H 坐差%及义杆区层网传N 缩匀徐误坐差%心3 截面弯矩2曲率关系计算异形柱截面的弯矩2曲率关系采用数值积分法计算先将R 棣划服次虑拉多个层网传离格单元竖布置单元先偏型每元布置运次际个布置单元心总节况先然似认次各单元立层网传应p 服布均匀先偏挠p 位仲离格H 心位置先新样布置处坐挠p 位仲布置坐H 心心3.1 坐标系的建立为了方便建立应变方程及中和轴方程先本部悬始终将R 棣放单坐y 系翼际象拉先持缘x 示次L匀显H 棣R 坐坐y 系坐建立心偏型先型竖臂到原i 坐距离次R 先型竖臂侧级整x 轴夹角为H 先棣型竖臂际侧靠然原i 部服定义次义杆区心持缘 程序中采用的坐标系F i g 心缘 Co o r d i n a t eu s e di nt h ep r o g r a m3.2 基本计算公式在上述坐标系中先棣坐型竖臂离部随左示次x R c o s H +y Rs i n H =头(头)任一混凝土单元和钢筋单元应变可表示为E =E c d /d m(缘)式中:d 为混凝土或钢筋单元形心到中和轴的距离,E c 为距中和轴最远的混凝土受压区单元的应变,d m次层网传义杆区单元到型竖臂最远坐距离.有了任一单元的应变,就可以根据钢筋及混凝土的应力2应变关系求出各自的应力R s j 、R c i .钢筋的应力以受压为正,受拉为负;混凝土的应力以受压为正,受拉为律.然后用下式求出截面的内力:N =E nci=头A c i Rc i+E nsj =头As j R s j(按)M x =E nci=头A c i R c i(yc i-y 律)+E nsj =头As j R s j(y s j -y 律)(L )M y =E nci=头A c i R c i(xc i-x 律)+E nsj =头As j R s j(x sj -x 律)(坏)式中:M x 、M y分别为关于截面形心轴x 律匀y 律坐弯敏;N 为轴向力;n c 次层网传单元总数;n s 次布置元数;R c i 、A c i为第i 个混凝土单元的应力和面积;R c j 、A c j为第j 个钢筋单元的应力和面积;x 律匀y 律次棣H 心坐y ;x c i 、y c i 为第i 个混凝土单元形心坐标;x s j 、y s j为第j 个钢筋单元形心坐标.t a n A =M x /M y ,A为荷载角.3.3 弯矩2曲率(M 2U )程序编制采用逐级加曲率的方法求得钢筋混凝土异形柱截面在轴力N 和荷载角A作用下的M 2U 曲线.4 构件荷载2位移关系计算4.1 悬臂杆分段及计算公式以上得到的弯矩2曲率关系是对某一个截面的,计算构件的荷载2位移曲线时,需要将构件沿高度划分成m 段,即有m+头个节i .曲率U 、转角H及位移f (x)之间的关系为H =d f (x)/d x(止)U =d H /d x =d f 缘(x)/d x缘(延)程序中采用数值积分法计算曲率和位移之间的关系.4.2 塑性铰区长度及曲率修正在轴力和柱顶水平荷载作用下,钢筋混凝土构件达到屈服后会形成一个塑性铰区.在塑性铰区(l p )内曲率的实际分布与理论计算值差异较大,在计算挠度时需要考虑其影响,对曲率分布进行修正,如图按x 示.计算近似取l p =缘(头-G )h 律,G与加载方向及截面配筋有关;假设塑性铰区内长度为l p 律范围内坐P 率界看,即l p 律=h 律.#缘按坏# 第缘规曲福来等做布置层网传纵H R B 级屈服M按 曲率修正Fi g 心按 kd j u s t me n to fc u r v a t u r e4.3 荷载2位移骨架曲线程序编制在轴向力作用下先构l 坐挠度格产使二次敏局哲附加弯敏破o 认过首先二次敏又格差%挠度心塑段先单杆弯构l 坐全过部服M 型先格座断认位运节而逐次逼然g 际挠P 级心假定单节i 之间坐每际小段内各棣处坐P 率是级屈误化坐先着悬臂杆支座棣m 处的曲率作为控制值,逐级增加曲率,可以求出在轴力N 下压弯构件的荷载2位移曲线.程序的编制过程如下:(头)每次取曲率U m =U m +$U ;(缘)由U m查M 2U关系确定支座弯矩M m ;(按)假定挠曲线D s ,i ;(L )由M m 、N 、D s ,i 确定P ;(坏)由P 、N 、D s ,i 计算各截面弯矩M i 、U i ;(止)由U i 确定位移D i,头,并以此为基准;(延)以D i,头运次新坐假定值F位(L )~(止)求得Di,缘.检验所有截面D i,缘是否接然D i,头,如小于允许误差则进行下一轮加曲率,否则重复(缘)~(延)直到满足条件为止.5 计算结果分析5.1 计算结果与试验结果比较按照以上分析先靠本次始D 坐始l u h 弯数值模拟先持L x 示次偏型缘个始l 坐总节j v 整始D j v 先符过支产随着看莉先管仲考虑弯构l 坐g 际P 率服布及塑屈铰长度先本部悬总节坐纵H R 样处2位移骨架曲线与试验结果比较吻合心纵H R 包拉长处p 总节值整始D 值坐误差现均值单延%左右先具虑产二坐精度先总节j v 整始D j v 如左头x 示心持L 计算结果与试验结果比较F i g 心L Co mp a r i s o n b e t we e n c a l c u l a t i o n a n de x p e r i me n t a l r e s u l t s5.2 各参数对异形柱受力性能的影响按照上述方法对异形柱荷载2位移曲线进行计算先服M 座新塑铰坐差%心部悬型纵H R 否厚均次头缘律mm心局头破臂杆支偏他条l 座误坐情况而先始l 随着臂杆支坐具加f 现包拉长处p 虑x 逐b 先w 始l 坐误H C p 他每心新况发现做P 级包围坐棣积减小先说右始l 坐耗C C p 他每心座新臂杆支而纵H R 坐样处2位移曲线如图坏x 示心局缘破R 否接拟当纵H R 翼缘接拟保持座误局翼缘否长按止律mm破先条情局义p 离向坐R 否破接拟具厚况总节版到坐样处2位移曲线如图止x 示心管持随见先当条情接拟具厚况先始l 坐f 现包拉长处p 右显逐b 先w 纵H R 坐误H C p 虑x 他每先即始l 坐延屈屈C 虑x 而他心g 际示部型先单f 现样处产厚坐离向立随着设置z 长否心#缘按止#大连理工大学学报第L端到头异形柱极限承载力实测值与计算值比较显a b心头C o mp a r i s o n o fu l t i ma t eb e a r i n gc a p a c i t yb e t we e n e x p e r i me n t a l r e s u l t sa n d c a l c u l a t i o nr e s u l t s始l围内f c u/M P a臂杆支正向f现p/k N认向f现p/k Ng又总节界靠误差g又总节界靠误差H L律头L防心止律心按坏延坏心律防头心头律心律延坏-头坏按心防-头缘坏心律律心缘按律H L律缘止律心律律心缘延头律坏心端头头止心端律心律端L-头头延心端-头缘头心延律心律按头H L律按L防心止律心按坏头律延心延头缘防心L律心头止头-头L缘心坏-头L端心L律心律L止H L律L止律心律律心头防头律头心律端防心端律心律缘头-端头心缘-头律坏心防律心头按防H L律坏坏延心防律心按端头缘延心头头头按心缘律心头缘按-头头头心头-头头律心律律心律头律H显律止止律心律律心缘延头缘头心防头头止心止律心律L坏-头头延心坏-头头缘心律律心律L端H显律延止律心律律心缘延头缘L心防头缘延心头律心律头防-头头头心律-头律延心止律心律按缘H显律防L防心止律心按坏防防心缘端延心坏律心律端坏-头头头心延-头律L心延律心律止延H显律端坏延心防律心按律头头缘心止头律按心缘律心律端头-头头律心止-头头L心坏律心律按L H显头律L防心止律心缘按头律缘心L头律端心止律心律止止-头律L心头-端止心坏律心律延端H显头头坏延心防律心按端头缘端心止头缘头心端律心律止按-头缘端心坏-头头防心缘律心律端止H显头缘止律心律律心缘延头防缘心按头防头心L律心律律坏-头坏端心止-头坏缘心律律心律坏律H显头按L防心止律心按坏头延头心防头坏律心防律心头按端-头按端心坏-头L头心律律心律头头局按破翼缘接拟翼缘接拟靠纵H R样处2位移曲线的影响如图延x示心当纵H R条情接拟座误局否长按止律mm破先翼缘接拟具厚况先始l坐f现包拉长处p 虑x逐b先w逐b坐幅度座厚心另是先总节版到坐误H P级H状系本界似先误H C p他每产少先界应坐延屈他每祥产小心持延翼缘尺寸对骨架曲线的影响Fi g心延E f f e c to ff l a n g el e n g t h o n s k e l e t o n c u r v e6结论局头破选距挠及坐布置竖层网传本构模型坐系象立先考虑构l g际塑屈铰长度及P率服布后先c 距数值离侧靠布置层网传纵H R u h弯B级屈服M先版到弯纵H R单似规认位样处运距而样处2位移骨架曲线心符过整始D j v靠支先D证弯x围远部悬坐随靠屈竖g距屈心局缘破运距围远坐部悬总节服M版到做臂杆支坐具厚使版始l坐f现长处p逐b先w误H C p竖延屈他每o条情接拟坐具厚随着虑发逐b纵H R 坐f现长处p先而翼缘接拟坐差%界靠产小心塑段先g际示部型格I S纵H R坐臂杆支过厚心另是先随着将纵H R做z座看否H式先R否接拟产厚坐离向距首长义产厚坐f现样处运距心#缘按延#第缘规曲福来等做布置层网传纵H R B级屈服M做O 头]式长王先王丹先崔选心布置层网传纵H R 臂杆支拉值终放O J ]心厚m 及示厚施施加先缘律律缘先42局缘破做缘头按2缘头延局H 即kNG Ch e n g 2k u i 先W kNG Da n 先C 即IBo 心S t u d y o fu l t i ma t ea x i a lc o mp r e s s i o nr a t i of o rs p e c i a l l y 2s h a p e d c o l u mn s O J ]心Jour nal of DalianUniversity of Technology 先缘律律缘先42局缘破做缘头按2缘头延破O 缘]李晓莉先郭棣先吴敏哲心显H 棣R 坐B 级屈服MO J ]心世界全断示部先缘律律坏先21局按破做头缘缘2头缘坏O 按]管仲后先式长王先王丹先看心布置层网传纵H R 双向偏向长处p b 发节侧整部悬设总O J ]心示部p 施先缘律律止先23局L破做头按L 2头按端O L]式长王先P a 首先赵顺波心布置层网传座看否纵H R赵剪屈C 始D 终放O J 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Offshore Enginee ring,Dalian Unive rsity of Te chnology,Dalia n 116024,China ;2.School of Civil Engine ering and Communic ation,N orth China U niver sity of Wa te r Conservancy and Elec tric P owe r,Zhe ngzhou 450011,China ;3.China Pe trol L iaohe Engine ering Co.L td.,P anjin 124010,China )Abstract:Ba s e do nt h ee x p e r i me n t a ls t u d yo f头按s p e c i a l l y 2s h a p e dRC 局r e i n f o r c e d c o n c r e t e 破c o l u mn su n d e rl o w c y c l i cl o a d 先t h eme t h o do fn o n l i n e a ra n a l y s i so fs p e c i a l l y 2s h a p e dc o l u mn si sp u tf o r wa r da n d t h ec o mp u t e rp r o g r a m i sd e v e l o p e dt o d e a lwi t h t h el o a d 2d i s p l a c e me n ts k e l e t o nc u r v e 心显h ec a l c u l a t e d r e s u l t sa g r e ewe l lwi t h t h e t e s t e d d a t a a n d t h e me t h o d i s c o n v e n i e n tf o r p r e d i c t i n g t h e n o n l i n e a r b e h a v i o ro f s p e c i a l l y 2s h a p e d RC c o l u mn s i n e a r t h qu a k e 心F u r t h e r mo r e 先t h e i n f l u e n c e s o f d e s i g n p a r a me t e r ss u c h a s a x i a lc o mp r e s s i o n r a t i o a n d d i f f e r e n tl e n g t h o fl i mb s o n b e a r i n g c a p a c i t y a n d d i s p l a c e me n t a r ea n a l y z e d 心I ti ss h o wnt h a tt h eb e a r i n gc a p a c i t yi n c r e a s e sa n dt h ed e f o r ma t i o nc a p a c i t y d e c r e a s e swi t h i n c r e a s i n g o fa x i a lc o mp r e s s i o n r a t i o 心kl s o 先t h e h o r i z o n t a lu l t i ma t e l o a d 2c a r r y i n g c a p a c i t yo fs p e c i me ni si mp r o v e dg r e a t l ywh e nt h ewe b l e n g t hi n c r e a s e s 心Keywords:s p e c i a l l y 2s h a p e d c o l u mn s on o n l i n e a r a n a l y s i s od i f fe r e n t l e n g t h s of l i mb s ol o a d 2d i s p l a c e me n t o s k e l e t o nc u r v e#缘按防#大连理工大学学报第L端到。

天津大学钢筋混凝土结构1大作业题目答案钢筋混凝土结构(1)

天津大学钢筋混凝土结构1大作业题目答案钢筋混凝土结构(1)

钢筋混凝土结构(1)第二组答案题目如下:第一组:问答题(每小题25分,共100分)1、矩形截面弯剪扭构件承载力计算的基本思路是什么?2、先张法和后张法的不同点是什么?3、受弯构件挠度计算时,影响短期刚度的因素主要表现在哪些方面?影响混凝土收缩的因素有哪些?如何影响?受弯构件适筋梁的破坏特征有哪些??对称配筋矩形截面偏心受压构件大、小偏心受4、什么要引入附加偏心距ea压破坏的界限如何区分?第二组:问答题(每小题25分,共100分)1、什么是结构的极限状态?结构的极限状态分为哪两类,其含义各是什么?2、建筑结构的功能要求包括哪几方面的内容?分别从属于哪一种极限状态?3、钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?其破坏特征有何不同?4、钢筋与混凝土为什么能够共同工作?光圆钢筋与混凝土之间的粘结作用由哪几部分组成?保证粘结的构造措施有哪些?一、答:整个结构或者结果的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求,这个特定的状态就称为该功能的极限状态 . 其可分为 2 类:( 1)承载能力极限状态:结构或者构件达到最大承载能力或者达到不适合继续承载的变形状态( 2)正常使用极限状态:结构或者构件达到正常使用或者耐久性能中某项极限状态二、安全性:建筑结构应该能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形,在偶然事件发生时和发生后保持必需的整体稳定性,不致发生倒塌。

适用性:结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。

耐久性:结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性,完好使用到设计规定的年限.整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求,这个特定状态称为该功能的极限状态。

分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

安全性有承载能力极限状态考虑,适用性和耐久性通过正常使用极限状态考虑 .三、钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。

梁配筋适中会发生适筋破坏。

受拉钢筋首先屈服,钢筋应力保持不变而产生显著的塑性伸长,受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变,混凝土压碎,构件破坏。

钢筋混凝土非线性分析讲解

钢筋混凝土非线性分析讲解

第一章:绪论
一、学习非线性分析的意义 (当前混凝土结构设计存在的问题)
1、混凝土材料工作状态的非线性 2、钢筋和混凝土共同工作条件——变形协调 3、结构内力计算和截面设计不协调 4、节点的理想化(刚接、铰接)与实际状态不符 5、长期荷载下徐变、应力松弛引起的结构内力重分布
6、动力荷载作用下的材料特性与静力下不同
理想弹性元件(弹簧元件——虎克体) 理想塑性元件(滑块元件——圣维南体) 粘性元件(阻尼器——牛顿体)
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
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
五、基本概念
1、本构关系:材料力学性质的数学表达式 2、屈服极限:由弹性变形变为非弹性变形的转折点的应力
屈服条件:某一点出现塑性变形时应力状态应满足的条件 屈服函数:表示屈服条件的函数 屈服面: 屈服函数在应力空间中表示的曲面
3、强化:屈服极限提高的现象 软化:应力降低、应变增大的现象 拉伸强化:混凝土受拉构件中主裂缝之间混凝土仍承担 一部分拉应力的现象
(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

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。

钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇

钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇

钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇钢筋混凝土构件的非线性分析1钢筋混凝土结构是目前建筑工程领域广泛使用的一种结构形式,其具有耐久性、抗震性能强等优点,但其计算分析复杂,涉及到多种力学学科,需进行非线性分析。

非线性分析是分析钢筋混凝土构件的重要方法,下文将对其进行简单介绍。

1、非线性分析的定义非线性分析是指在一定条件下,构件内力状态随荷载变化时其力学性质不再满足线性叠加原理的分析方法。

主要用于分析结构的大变形、失稳、损伤和破坏等非线性现象。

钢筋混凝土结构中,材料非线性和几何非线性都是不可避免的。

2、非线性分析的方法(1)强度理论法:可通过等效杆件法、等效剪力力法、材料上限强度理论等方法进行分析。

(2)框架假设法:假定构件为刚性框架或弹性支撑中的非刚性框架,分析其在大变形、破坏时的应力、应变分布。

(3)有限元法:将构件分解成小单元,以小单元为计算对象进行分析,求解各节点的位移、应力、应变等参数,再用插值方法计算全体结构的响应。

(4)迭代法:通过迭代计算得到不同荷载情况下的构件位移、刚度、应力、应变等参数,得到荷载位移曲线和承载力-变形曲线等。

3、非线性分析中需要考虑的因素(1)材料非线性:结构中的混凝土和钢筋等材料,在受到荷载后会表现出惯性效应和非线性效应,如混凝土的非线性变形、裂缝形成和扩展等。

(2)几何非线性:构件的初始几何形状和变形后的几何形状会影响内力及其分布,如大变形,杆的损伤等。

钢筋混凝土结构本身就有大变形的特点。

(3)荷载非线性:荷载不是稳定的,而是由很多因素综合作用产生的非线性荷载,如地震、爆炸、车辆行驶等荷载。

4、非线性分析的作用非线性分析是深入理解结构行为、提高结构设计质量和可靠性的有效手段。

可以对结构进行全过程检验和多次筛选,提供设计优化方案,合理地控制结构建造成本,保证结构的耐久性和安全性,同时适用于结构加固和改造等工程领域。

总之,非线性分析是建筑工程领域中一种非常重要的分析方法,对于钢筋混凝土构件的设计、优化、改造都具有重要意义。

同济大学混凝土结构非线性【第一章】

同济大学混凝土结构非线性【第一章】

( ps 0.7 f pu )
ps

E p' ps
1

E p' ps f pu
m
1/ m

( ps 0.7 f pu )
Ramberg-Osgood曲线的形 状系数,可取为4
Ep
零荷载时Ramberg-Osgood 曲线的斜率,可取为 214000MPa
0
0
1
2
3
4
Deformation /mm (b) Steel wire
18
一、钢筋的应力-应变关系
5. 锈蚀预应力钢筋应力-应变关系
试验结果
1.2 βEC 1.10
0.8 0.6 0.4 0.2
0 0
Strand
0.1
0.2
ηs
(a)
Steel wire
1.2
0.9 αpuc
0.6
0.3
0
0.3
0C T 370C 370C T 700C T 700C
10
一、钢筋的应力-应变关系
3. 高温作用时及高温作用后钢筋应力-应变关系
原则:只对屈服应力和弹性模量进行修正,应力-应变关 系不变
高温后
当受火温度低于600C时,冷却后热轧钢筋的屈服强 度和抗拉强度基本不变,只是当受火温度高于600C 时,才略有下降,且下降幅度小于原抗拉强度的10%
24
加载速度减慢
68
10
d (10-3)
22
二、混凝土的应力-应变关系
1. 单调加载时的应力-应变关系
单轴受压----理论曲线
c
fc
c

非线性分析作业(压弯混凝土构件全过程分析)

非线性分析作业(压弯混凝土构件全过程分析)

作业3:对一压弯钢筋混凝土或预应力混凝土构件进行全过程分析。

答:预应力钢筋混凝土构件的全过程分析1. 计算假定1)平截面假定梁正截面变形后仍保持平面,截面应变为直线分布,不考虑钢筋与混凝土之间的相对位移。

从理论上来讲平截面假定仅适用于跨高比较大的连续均质弹性材料的构件。

对由混凝土及钢筋组成的构件,由于材料的非均质性,以及混凝土开裂,特别是在纵筋屈服,受压区高度减小而临近破坏的阶段,在开裂截面上的平截面假定已不能适用。

但是,考虑到构件破坏是产生在某一区段长度内的,而且试验结果表明,只要应变量测标距有一定长度,量测的截面平均应变值从加荷开始直到构件破坏,都能较好地符合平截面假定。

2)钢筋的应力-应变关系应采用单向加载下,反复加载下的不同情况而定。

3)混凝土应力-应变关系选用单轴作用下的混凝土本构关系模型,且在混凝土的受压区带有下降段。

4)不考虑剪切变形的影响。

且假设在加载过程中,构件不会被剪坏。

5)2.编程计算举例6) 1)计算构件及计算简图7)预应力钢筋混凝土梁截面配筋及计算简图如下所示,混凝土等级为C30,抗压强度为20.1ck f M Pa =,抗拉强度为 2.01tk f M Pa =。

钢筋等级为HRB335,屈服强度335yk f M P a =,先张法预应力钢筋初始张拉力为200kN 。

2)计算程序程序采用C 语言编写。

采用分级加荷载,先假设某一截面的应变,然后根据这个应变迭代求对应的受压区高度,从而求得此状态的弯矩,拿这个弯矩与实际外弯矩比较,看是否满足精度要求,不满足则用二分法改变假设的截面…,直到迭代出的弯矩与外弯矩只差达到一定的精度,再进行下一个截面的迭代,直到把半个构件长的截面迭代完。

而在每一个截面迭代完可以求出该截面的曲率,从而根据共轭梁法可以求出该外弯矩下构件中点的挠度,并求出该外弯矩对应的外荷载。

至此,该外弯矩下的计算完成,对该外弯矩加一增量转入下一次计算…。

具体程序如下:#include "stdio.h"#include "conio.h"#include<math.h>main(){FILE *fs1;FILE *fs2;int n=200,d1,d2,d3,n0,n1,n2,n3,i,j,k,m=1,nl=300 ;(构件分成300段,截面分成200份。

钢筋混凝土梁ansys分析附命令流

钢筋混凝土梁ansys分析附命令流

钢筋混凝土非线性分析2015大作业上海交通大学陈明1、参数选择梁的截面宽度为200mm,上部配置2Φ8受压筋,混凝土的净保护层厚度为25 mm(从纵向钢筋外边缘算起),箍筋两端区采用8@100的双肢箍,中间区取8@200 双肢箍1)梁的截面高度选300mm;2)两加载间的距离选1000mm;3)混凝土选C30;4)纵向受拉钢筋配筋选218;2、描述选用的有限元模型及单元的特点采用ansys软件进行模拟计算,钢筋混凝土模型采用分离式模型,不考虑钢筋与混凝土之间的相对滑移。

混凝土采用solid65单元模拟,solid65用于模拟三维有钢筋或无钢筋的混凝土模型。

该单元能够计算拉裂和压碎。

在混凝土应用中,该单元的实体功能可以用于建立混凝土模型,同时,还可用加筋功能建立钢筋混凝土模型。

另外,该单元还可以应用于加强复合物和地质材料。

该单元由八个节点定义,每个节点有三个自由度:节点坐标系的x,y,z方向的平动。

至多可以定义三种不同规格的钢筋。

钢筋单元采用link180单元模拟,link180是一个适用于各类工程应用的三维杆单元。

根据具体情况,该单元可以被看作桁架单元、索单元、链杆单元或弹簧单元等等。

本单元是一个轴向拉伸一压缩单元,每个节点有三个自由度:节点坐标系的x,y,z方向的平动。

本单元是一种顶端铰接结构,不考虑单元弯曲。

本单元具有塑性、蠕变、旋转、大变形和大应变功能。

缺省时,当考虑大变形时任何分析中LINK180单元都包括应力刚化选项。

3、描述选用的混凝土与钢筋粘结滑移本构关系的具体形式、参数等。

钢筋的应力应变关系曲线考虑到极限塑性应变最大值为0.01,钢筋本构模型采用多线性模型kinh,初始弹性模量为Es=200000Mpa,强化系数为0.001。

混凝土的应力应变关系曲线混凝土选用各向同性的miso模型,当计入下降端时,程序报错,所以只取了前面的上升段,用5段折线模拟混凝土应力应变曲线。

不考虑混凝土与钢筋之间的相对滑移4、迭代方法和收敛标准。

钢筋混凝土梁的非线性分析与设计研究

钢筋混凝土梁的非线性分析与设计研究

钢筋混凝土梁的非线性分析与设计研究一、引言钢筋混凝土梁是建筑结构中常用的一种构件,其承载能力和变形性能对结构的安全和使用性能具有重要影响。

在实际工程应用中,钢筋混凝土梁的受力状态常常处于非线性状态,因此进行非线性分析和设计是十分必要的。

本文将对钢筋混凝土梁的非线性分析和设计进行研究。

二、钢筋混凝土梁的非线性分析钢筋混凝土梁的非线性分析是指在负载作用下,梁的受力状态发生非线性变化时,对梁进行分析和计算。

其主要包括以下内容:1、材料非线性分析钢筋混凝土梁的材料存在非线性特性,包括混凝土的压缩变形、拉应力-应变关系的非线性、钢筋的屈曲和拉应力-应变关系的非线性等。

在进行非线性分析时,需要考虑这些材料的非线性特性。

2、几何非线性分析在梁受力过程中,由于梁的变形,其刚度和形状均会发生变化,因此需要进行几何非线性分析。

几何非线性分析主要包括大变形和大位移的计算,以及板、壳和薄壁构件的屈曲分析等。

3、边界非线性分析梁的受力状态还会受到边界条件的影响,因此需要进行边界非线性分析。

边界非线性分析主要包括支座的非线性、连接节点的非线性和荷载的非线性等。

三、钢筋混凝土梁的非线性设计钢筋混凝土梁的非线性设计是指在满足设计要求的前提下,考虑梁的非线性特性进行设计。

其主要包括以下内容:1、抗震设计在地震作用下,钢筋混凝土梁会发生较大的变形,因此需要进行抗震设计。

抗震设计应满足地震作用下结构的稳定性和安全性要求。

2、极限状态设计在极限状态下,钢筋混凝土梁会发生破坏,因此需要进行极限状态设计。

极限状态设计应满足结构的强度和稳定性要求。

3、耐久性设计钢筋混凝土梁在使用过程中会受到气候、环境和荷载等因素的影响,因此需要进行耐久性设计。

耐久性设计应满足梁的使用寿命要求。

四、钢筋混凝土梁的非线性分析和设计方法目前,常用的钢筋混凝土梁的非线性分析和设计方法包括有限元法、塑性铰模型法和非线性时程分析法等。

1、有限元法有限元法是一种常用的结构分析方法,其基本思想是将结构分割为若干个小单元,通过有限元法求解单元的应力和应变,最终得到整个结构的应力和应变分布。

钢筋混凝土板的非线性分析

钢筋混凝土板的非线性分析

钢筋混凝土板的非线性分析1、理论说明钢筋混凝土板结构目前大量用于工业与民用建筑,常被用于制作楼板或者剪力墙,由于钢筋混凝土板内的钢筋数量多且分布较均匀,所以常采用整体式模型,将钢筋作为附加弥散钢筋加入到SOLID65单元中,用Solid65单元模拟钢筋混凝土板的受力、变形、开裂等情况。

1.1、Solid65单元混凝土是目前应用最为广泛的建筑材料之一。

为了解混凝土结构的受力机理和破坏过程,在大型有限元软件ANSYS中,专门设置了Solid65单元来模拟混凝土或钢筋混凝土结构,提供了很多缺省参数,从而为使用者提供了很大的方便。

Solid65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。

它可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等),以及材料的拉裂和压溃现象。

1.1.1、几点假设1)只允许在每个积分点正交的方向开裂。

2)积分点上出现裂缝之后,通过调整材料属性来模拟开裂。

裂缝的处理形上,采用“分布裂缝”而非“离散裂缝”。

3)假设混凝土最初是各向同性材料。

4)除了开裂和压碎之外,混凝土也会塑性变形,常采用Drucker-Prager屈服面模型模拟其塑性行为的应力应变关系。

在这种情况下,一般在假设开裂和压碎之前,塑性变形已经完成。

1.1.2、使用方法Solid65单元本身包含两部分:1)和一般的8节点空间实体单元Sdid45相同的实体单元模型,但是加入了混凝土的三维强度准则。

2)由弥散钢筋单元组成的整体式钢筋模型,它可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度、配筋率等参数。

在实际应用中,一般需要为Solid65单元提供以下数据:1)实常数:在实常数中给定Solid65单元在三维空间各个方向的钢筋材料编号、位置、角度和配筋率。

对于墙、板等钢筋分布比较密集而又均匀的构件形式,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。

由于在实际工程中的箍筋布置一般不均匀,所以在建模时可以用下面方法改善箍筋建模时的质量:将纵筋密集的区域设置为不同的体,使用带筋的Solid65单元,而无纵筋区则设置为无筋Solid65单元。

钢筋混凝土结构的非线性分析及应用

钢筋混凝土结构的非线性分析及应用

钢筋混凝土结构的非线性分析及应用一、引言钢筋混凝土结构是目前建筑工程中使用最为广泛的结构形式之一。

其优点在于具有较高的刚度和承载能力,能够承受较大的荷载,同时还能保证建筑物的安全性和耐久性。

然而,在实际的使用过程中,钢筋混凝土结构也会面临一些问题,例如裂缝、变形、破坏等。

因此,进行钢筋混凝土结构的非线性分析就显得非常重要。

二、钢筋混凝土结构的非线性分析非线性分析是指在考虑结构材料的非线性特性时,进行的结构计算分析方法。

在钢筋混凝土结构中,其材料的非线性特性主要表现为材料的强度和刚度不是线性的关系。

因此,钢筋混凝土结构的非线性分析主要涉及到以下几个方面:1. 材料的非线性特性分析钢筋混凝土结构中,混凝土和钢筋的强度和刚度不是线性的关系。

因此,在进行非线性分析时,需要对材料的非线性特性进行分析。

这一过程主要包括弹性模量、极限强度、屈服强度等方面的分析。

2. 结构的非线性特性分析钢筋混凝土结构中,结构的非线性特性主要表现为构件的变形、裂缝和破坏等。

因此,在进行非线性分析时,需要对结构的非线性特性进行分析。

这一过程主要包括构件的刚度、变形、裂缝和破坏等方面的分析。

3. 荷载的非线性特性分析钢筋混凝土结构中,荷载的非线性特性主要表现为荷载的大小和方向对结构的影响。

因此,在进行非线性分析时,需要对荷载的非线性特性进行分析。

这一过程主要包括荷载的大小和方向对结构的影响等方面的分析。

三、钢筋混凝土结构的应用钢筋混凝土结构的非线性分析可以应用于以下几个方面:1. 结构设计非线性分析可以帮助工程师更好地了解结构的强度和刚度,从而更精确地设计出符合实际需要的结构。

同时,非线性分析还可以帮助工程师预测结构的变形和破坏模式,从而更好地选择最优的结构方案。

2. 结构维护非线性分析可以帮助工程师更好地了解结构的变形和裂缝情况,从而更好地进行结构维护和修复工作。

同时,非线性分析还可以帮助工程师预测结构的破坏模式,从而更好地进行结构的加固工作。

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。

钢筋混凝土结构的非线性分析方法

钢筋混凝土结构的非线性分析方法

钢筋混凝土结构的非线性分析方法钢筋混凝土结构是现代建筑设计中广泛应用的一种结构形式,在各种民用建筑、工业建筑、桥梁、隧道等领域都有广泛的应用。

钢筋混凝土结构的设计和分析是结构工程学中的重要课题,目前随着计算机技术的不断发展,基于非线性理论的钢筋混凝土结构分析方法得到了广泛应用。

本文将介绍钢筋混凝土结构的非线性分析方法,并分析其在实际工程中的应用。

一、钢筋混凝土结构的非线性分析方法在实际工程中,钢筋混凝土结构所承受的荷载往往是非线性的,因此需要基于非线性理论进行分析。

目前常用的非线性分析方法主要有两种:一是基于性能点法的非线性分析方法,二是基于分布参数法的非线性分析方法。

1. 基于性能点法的非线性分析方法基于性能点法的非线性分析方法是指将材料的非线性特性用性能点的形式进行描述,将结构的非线性变形量与这些性能点进行匹配,以确定结构的响应。

这种方法基于弹塑性分析理论,考虑结构在弹性阶段和塑性阶段的不同特点,通过确定结构的受力情况和材料的性能点来推导结构的位移和应力应变分布。

2. 基于分布参数法的非线性分析方法基于分布参数法的非线性分析方法是指将材料的非线性特性用分布参数的形式进行描述,将结构的非线性变形量与这些分布参数进行匹配,以确定结构的响应。

这种方法基于有限元分析理论,通过建立结构的有限元模型和材料的非线性分布参数模型来推导结构的位移和应力应变分布。

二、钢筋混凝土结构非线性分析方法的应用1. 工程设计钢筋混凝土结构的非线性分析方法在工程设计中得到了广泛应用。

通过基于性能点法或基于分布参数法进行分析,可以更准确地预测结构的响应,提高结构的安全性和经济性。

在工程设计中,钢筋混凝土结构的非线性分析方法已经成为必要的手段之一。

2. 工程检测及维护随着钢筋混凝土结构的使用年限增长,其受力状态和性能将发生变化,需要对其进行检测和维护。

基于非线性分析方法的结构分析可以为工程检测提供可靠的依据,确定结构的实际受力情况和变形情况,指导结构维护和加固工程的进行。

基于ANSYS的钢筋混凝土梁的非线性分析

基于ANSYS的钢筋混凝土梁的非线性分析

基于ANSYS的钢筋混凝土梁的非线性分析摘要:本文主要通过介绍混凝土的本构模型,利用SOLID65号单元阐述ANSYS如何实现钢筋混凝土梁的建模,开裂,破坏等受力性能。

关键词:混凝土,有限元,非线性The Nonlinear Analysis of Reinforced-Concrete Beam Based On AnsysDang Jianping(Baotou Construction engineering cost can administer station, Baotou 014010)Abstract:By introducing the concrete constitutive model,the paper expounds ANSYS how to realize the modeling, craze, destructive force performance of the reinforced concrete beam using SOLID65 Element.Keywords: concrete, finite element, nolinear1 SOLID65单元的材料属性ANSYS的SOLID65单元是专为混凝土,岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。

它可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维,型钢等),以及材料的抗裂和压溃现象。

SOLID65单元最多可定义3种不同的加固材料,即此单元允许同时拥有四种不同的材料。

混凝土材料具有开裂,压碎,塑性变形和蠕变的能力;加强材料则只能受拉压,不能承受剪切力。

2 材料本构关系模型2.1 混凝土本构模型根据弹塑性理论建立混凝上的本构关系时,必须对屈服,条件流动法则、硬化法则即塑性模型三要素做出基本假定。

ANSYS弹塑性本构关系主要使用Mises 屈服准则或Drucker-Prager屈服准则。

2.2 混凝土破坏准则混凝土模型采用Willam-warnke五参数破坏准则,破坏面通过以及在静水压力p下的来定义。

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Harbin Institute of Technology钢筋混凝土结构非线性分析课程作业院系:姓名:学号:时间:©哈尔滨工业大学基于Opensees 钢混柱结构滞回曲线比较分析一、试验资料本实验结构如下图所示,柱净高850mm ,截面尺寸为250*250mm mm ,采用40C 混凝土材料,受力纵筋采用335HRB ,箍筋采用235HPB 。

柱子采用6根直径为12mm 的335HRB 级钢筋,柱身箍筋采用直径6mm 的235HPB 级钢筋,箍筋间距为50mm 。

混凝土保护层厚度为25mm 。

竖向施加760KN 荷载,轴压比为0.268。

混凝土强度:钢筋力学性能:试验测得的滞回曲线:二、Opensees建模过程1、主程序wipe;source Units.tcl;source GeometricParameters.tcl;source Material.tcl;source FiberSection.tcl;source Elements.tcl;source RecorderRC.tcl;source PointGravityLoad.tcl;source Ex4.Portal2D.analyze.Static.Cycle.tcl;2、定义量纲set NT 1.0;set mm 1.0;set sec 1.0;set kN [expr 1000.0*$NT];set MPa [expr 1.0*$NT/pow($mm,2)];set m [expr 1000.0*$mm];set mm2 [expr $mm*$mm];set mm4 [expr $mm*$mm*$mm*$mm];set cm [expr 10.0*$mm];set PI [expr 2*asin(1.0)];set Ubig 1.e10;set Usmall [expr 1/$Ubig];puts "|| Units defined completely ||"3、定义节点model BasicBuilder -ndm 2 -ndf 3;node 1 0 0; # node#, X, Ynode 2 0 $Lb;fix 1 1 1 1;fix 2 0 0 0; # node DX DY RZ puts "|| Geometric Parameters and Nodal coordinates defined completely ||"4、定义几何参数set B [expr 250.*$mm];set H [expr 250.*$mm];set Ab [expr $B*$H];set Izb [expr 1./12.*$B*pow($H,3)];set Lb [expr 875.*$mm];set Cover [expr 25.*$mm];set Bcore [expr ($B-2*$Cover)];set Hcore [expr ($H-2*$Cover)];set Acor [expr $Bcore*$Hcore];set NmBar_12 4;set Dlbar_12 [expr 12*$mm];set Albar_12 [expr $PI*pow($Dlbar_12,2)/4.0];set CAlbar_12 [expr $NmBar_12*$Albar_12];set CAlbar [expr $CAlbar_12];set Fy_12 [expr 380.2*$MPa];set Es_12 [expr 200000.*$MPa];set Dhbar [expr 6.*$mm];set Ash [expr $PI*pow($Dhbar,2)/4.0];set Fyh [expr 588.3*$MPa];set Esh [expr 210000*$MPa];set xyt [expr $Fyh/$Esh];set LDhb [expr 2*($Bcore-$Dhbar)+2*($Hcore-$Dhbar)];set SV [expr 50*$mm];set SVc [expr $SV-$Dhbar];puts "|| Section geometry completely defined ||"5、定义材料本构关系set IDsteel_12 1;set IDcoverC 3;set IDcoreC 4;set fc [expr 45.4*$MPa];set x0 0.002;set ft [expr $fc/10.];set Et [expr $ft/0.002];set fc0 -$fc;set xc0 -$x0;set fcu0 [expr 0.2*$fc0];set xcu0 -0.006;set lambda 0.10;uniaxialMaterial Concrete01 $IDcoverC $fc0 $xc0 $fcu0 $xcu0;set ps [expr $CAlbar/$Ab];set pcc [expr $CAlbar/$Acor];set pst [expr $Ash*$LDhb*1.5/($Acor*$SV)];set lmda [expr $pst*$Fyh/$fc];set fcc [expr $fc0*(1+0.5*$lmda)];set xcc [expr $xc0*(1+2.5*$lmda)];set fcu [expr 0.35*$fcc];set xcu [expr 20*$xcc];uniaxialMaterial Concrete01 $IDcoreC $fcc $xcc $fcu $xcu;set R0 18.5;set cR1 0.925;set cR2 0.15;set haRatio 0.0037;uniaxialMaterial Steel02 $IDsteel_12 $Fy_12 $Es_12 $haRatio $R0 $cR1 $cR2;puts "|| Material parameters defined completely ||"6、定义纤维截面set RCSecTag 1;set b1 20;set b2 1;set h1 20;set h2 1;set hs1 [expr $Hcore/2-$Dhbar-$Dlbar_12/2];set bs1 [expr $Bcore/2-$Dhbar-$Dlbar_12/2];set coverY [expr $H/2];set coverZ [expr $B/2];set coreY [expr $Hcore/2];set coreZ [expr $Bcore/2];section Fiber $RCSecTag {;patch quad $IDcoreC $b1 $h1 -$coreY $coreZ -$coreY -$coreZ $coreY -$coreZ $coreY $coreZ;patch quad $IDcoverC $b1 $h2 -$coverY $coverZ -$coverY -$coverZ -$coreY -$coverZ -$coreY $coverZ;patch quad $IDcoverC $b1 $h2 $coreY $coverZ $coreY -$coverZ$coverY -$coverZ $coverY $coverZ;patch quad $IDcoverC $b2 $h1 -$coreY $coverZ -$coreY $coreZ $coreY $coreZ $coreY $coverZ;patch quad $IDcoverC $b2 $h1 -$coreY -$coreZ -$coreY -$coverZ$coreY -$coverZ $coreY -$coreZ;layer straight $IDsteel_12 3 $Albar_12 $hs1 $bs1 $hs1 -$bs1;layer straight $IDsteel_12 3 $Albar_12 -$hs1 $bs1 -$hs1 -$bs1;};puts "|| Fiber sections defined completely ||"7、定义单元set IDColTransf 1;set IDBeamTransf 2;geomTransf PDelta $IDColTransf;geomTransf Linear $IDBeamTransf;set nP 4;element nonlinearBeamColumn 1 1 2 $nP $RCSecTag $IDColTransf;puts "|| Elements defined compoletely ||"8、定义输出set dataDir1 EleNode;file mkdir $dataDir1;for {set NodeI 1} {$NodeI<=2} {incr NodeI 1} {;recorder Node -file $dataDir1/Node$NodeI.txt -time -node $NodeI -dof 12 3 disp;};recorder Node -file $dataDir1/RBase1.txt -time -node 1 -dof 1 2 3reaction;puts "|| Recorder defined completely ||"9、定义荷载set IDctrlNode 2;set FN [expr -760*$kN];pattern Plain 1 Linear {load $IDctrlNode 0 $FN 0};set Tol 1.0e-15; # convergence tolerance for testconstraints Plain; # how it handles boundary conditions numberer Plain;test system BandGeneral; # how to store andsolve the test NormDispIncr $Tol 6 0;algorithm Newton;set NstepGravity 10; # apply gravity in 10 stepsset DGravity [expr 1./$NstepGravity]; # first load increment;integrator LoadControl $DGravity;analysis Static;initialize;analyze $NstepGravity;# -------------- maintain constant gravity loads and reset time tozero------------------------------------------loadConst -time 0.0puts "|| Model built completed ||"10、位移控制分析variable constraintsTypeStatic Plain; # default;if { [info exists RigidDiaphragm] == 1} {if {$RigidDiaphragm=="ON"} {variable constraintsTypeStatic Lagrange;# for large model, try Transformation};# if rigid diaphragm is on};# if rigid diaphragm existsconstraints $constraintsTypeStaticset numbererTypeStatic RCMnumberer $numbererTypeStaticset systemTypeStatic BandGeneral; # try UmfPack for large model system $systemTypeStaticvariable TolStatic 1.e-8; # Convergence Test: tolerancevariable maxNumIterStatic 6; # Convergence Test: maximum number of iterations that will be performed before "failure to converge" is returnedvariable printFlagStatic 0; # Convergence Test: flag used to print information on convergence (optional) # 1: print information on each step;variable testTypeStatic EnergyIncr ;# Convergence-test typetest $testTypeStatic $TolStatic $maxNumIterStatic $printFlagStatic;# for improved-convergence procedure:variable maxNumIterConvergeStatic 2000;variable printFlagConvergeStatic 0;variable algorithmTypeStatic Newtonalgorithm $algorithmTypeStatic;integrator DisplacementControl$IDctrlNode $IDctrlDOF $Dincr set analysisTypeStatic Staticanalysis $analysisTypeStaticset IDctrlNode 2; # node where displacement is read for displacement controlset IDctrlDOF 1; # degree of freedom of displacement read for displacement contro# characteristics of cyclic analysisset iDmax " 2 3 10 15 20 22 30 35"; # vector of displacement-cycle peaks, in terms of storey drift ratioset Dincr [expr 0.05]; # displacement increment for pushover. you want this to be very small, but not too small to slow down the analysisset Fact 1; # scale drift ratio by storey height for displacement cyclesset CycleType Full; # you can do Full / Push / Half cycles with the procset Ncycles 2; # specify the number of cycles at each peak # create load pattern for lateral pushover loadset Hload [expr $FN]; # define the lateral load as a proportion of the weight so that the pseudo time equals the lateral-load coefficient when using linear load patternset iPushNode 2; # define nodes where lateral load is applied in static lateral analysispattern Plain 200 Linear {; # define load pattern -- generalized foreach PushNode $iPushNode {load $PushNode $Hload 0.0 0.0}}# ----------- set up analysis parameterssource LibAnalysisStaticParameters.tcl;#constraintsHandler,DOFnumberer,system-ofequations,convergenceTest, solutionAlgorithm,integrator# --------------------------------- perform Static Cyclic Displacements Analysissource LibGeneratePeaks.tclset fmt1 "%s Cyclic analysis: CtrlNode %.3i, dof %.1i, Disp=%.4f %s";# format for screen/file output of DONE/PROBLEM analysis foreach Dmax $iDmax {set iDstep [GeneratePeaks $Dmax $Dincr $CycleType $Fact];# this proc is defined abovefor {set i 1} {$i <= $Ncycles} {incr i 1} {set zeroD 0set D0 0.0foreach Dstep $iDstep {set D1 $Dstepset Dincr [expr $D1 - $D0]integrator DisplacementControl$IDctrlNode $IDctrlDOF $Dincranalysis Static# ----------------------------------------------first analyze command------------------------set ok [analyze 1]# ----------------------------------------------if convergence failure-------------------------if {$ok != 0} {# if analysis fails, we try some other stuff# performance is slower inside this loop global maxNumIterStatic; # max no. of iterations performed before "failure to converge" is ret'dif {$ok != 0} {puts "Trying Newton with Initial Tangent .."test NormDispIncr$Tol 2000 0algorithm Newton -initialset ok [analyze 1]test $testTypeStatic $TolStatic $maxNumIterStatic 0algorithm $algorithmTypeStatic}if {$ok != 0} {puts "Trying Broyden .."algorithm Broyden 8set ok [analyze 1 ]algorithm $algorithmTypeStatic}if {$ok != 0} {puts "Trying NewtonWithLineSearch .."algorithm NewtonLineSearch 0.8set ok [analyze 1]algorithm $algorithmTypeStatic}if {$ok != 0} {set putout [format $fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF] $LunitTXT]puts $putoutreturn -1}; # end if}; # end if#-----------------------------------------------------------------------------------------------------set D0 $D1; # move to next step}; # end Dstep}; # end i};# end of iDmaxCycl#----------------------------------------------------------------------------------------------------set LunitTXT "mm";if {$ok != 0 } {puts [format $fmt1 "PROBLEM" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF] $LunitTXT]} else {puts [format $fmt1 "DONE" $IDctrlNode $IDctrlDOF [nodeDisp $IDctrlNode $IDctrlDOF] $LunitTXT]}11、绘制滞回曲线三、比较分析试验测得的数据和Opensees计算所得数据偏差比较大,可能是因为实验数据不准确引起的,或者试验中给定的参数与实际实验参数的误差引起的,因此试验时的参数测量一定要准确,这样才能精确的反映材料的变形关系,不然会对计算结果有很大的影响。

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