资源描述：
《框架结构中双向板非线性有限元分析new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第22卷增刊华中科技大学学报(城市科学版)Vol.22Sup.2005年5月J.ofHUST.(UrbanScienceEdition)May.2005框架结构中双向板非线性有限元分析l1胡彬彬张先进(1.华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074)摘要:对正常使用状态下,框架结构中承受均布荷载的,周边为弹性支撑梁的钢筋混凝土双向薄板进行了非线性有限元分析.根据所采用的非线性有限元计算模式、板格计算模型、板面荷载和位移边界条件的施加方法的不同进行了几种程序的设计,并将程序运行的结果及ANSYS软件分析的结果进行了对比,论证了所用方法的
2、合理性.最后对计算结果进行非线性回归得出不同条件下的挠度公式,为工程设计提供参考.关键词:非线性有限元;挠度曲线;板格计算模型;支座位移边界条件;外加位移边界条件中图分类号:TU375.4文献标识码:A文章编号:1672-7037(2005)增-0063-03目前工程框架结构设计中,混凝土双向板的等效应力应变曲线的切线模量;T为等效泊松比.挠度计算是基于小挠度弹性薄板弯曲理论,一般上述的弹性矩阵[D′]是按主应力轴表示的,把梁作为支撑楼板的不动刚性支座,不考虑梁的而在应用单元刚度矩阵建立平衡方程时,需要的变形(弯曲和扭转)对板的影响,这与实际受
3、力状是按整体坐标x和y轴表示的弹性矩阵[D],利用T态有差异.因此,有必要对考虑梁的挠度的情况下转轴关系,有[D]=[T′][D][T],且框架结构中的双向薄板进行非线性有限元分析.cos2Hsin2H-2sinHcosH22T=sinHcosH2sinHcosH,1板的非线性有限元计算模式22sinHcosH-sinHcosHcosH-sinH其中,H为主应力轴1与x轴的夹角,以顺时针为在进行薄板的非线性有限元分析时,考虑到[5]正.在整体坐标系中其单元刚度矩阵为钢筋混凝土材料的非线性性质,把钢筋混凝土板311eti2T看作正交各向异性板,混
4、凝土受压时考虑其非线[K]=12+ziti∫-∫1-1[B][D][B]abdNdG.性特性,受拉时简化为线性脆性材料,忽略混凝土其中,ti为第i层的板厚;zi为第i层板中面至中和的收缩徐变、钢筋与混凝土之间的粘结滑移等因轴的距离.板单元受到分布横向荷载p作用,等效素的影响.采用变形的Kirchhoff假定,忽略板中结点力为横向剪应力对变形的影响,采用分层组合式单元、e{Fd}=二维本构关系及破坏准则.bababa[1]e-11-板单元各点应变可表示为{E}=[B]{D}.pab1333333T采用Darwin和Pecknold模式,假定混凝土
5、为正交ba1--.各向异性材料,采用增量迭代混合法求解非线性33问题,认为在各级荷载增量内应力-应变成线弹性当混凝土单元主拉应力或主拉应变达到开裂[2～4]关系,其弹性矩阵为条件时,混凝土开裂,开裂后在垂直于裂缝方向假定不能再传递拉力.因此,需作相应处理,对于一E1vE1E20向受拉、一向受压及双向受拉单元的超额应力1[D′]=2vE1E2E20,{R}ex应分别进行计算,同时单元内的应力也应作相1-v[3]1应调整.最后作用于单元各节点上的释放力为00(E1+E2-2TE1E2)4e32T式中,E{F}=ti/12+zitizi[B]dxdy
6、{R}ex.1,E2为施加一级荷载增量后主应力方向∫∫收稿日期:2004-09-13.作者简介:胡彬彬(1980-),男,硕士研究生;武汉,华中科技大学土木工程与力学学院(430074).·64·华中科技大学学报(城市科学版)2005年2位移边界条件4框架结构中各板格计算模型目前工程中计算板的挠度时,一般都把梁作为对于框架结构中的连续板,在进行有限元计板的不动刚性支座来考虑,这与实际情况有较大的算时,忽略梁的抗扭刚度的情况下,其边界条件可出入.也有的在计算中考虑到梁的变形对板挠度的简化为以下三种情况.影响,但把梁作为杆系单元来处理显然与实际情况
7、a.角板格.在活荷载作用下为四边简支,恒荷[6]相差较大.而且在框架结构中梁上的荷载比较复载作用下为两邻边简支两邻边固支.杂,与板上的荷载不同,不能简单地把梁的单元刚度b.边板格.在活荷载作用下为四边简支,恒荷矩阵与板的刚度矩阵结合,并通过板传递荷载的办载作用下为三边固支一边简支.法来考虑梁的变形对板的挠度的影响.因此,作者先c.中间板格.在活荷载作用下为四边简支,恒给定梁的理论挠度曲线,作为一种边界条件来处理,荷载作用下为四边固支.通过有限元计算,得出板挠度与梁挠度的关系,为在实际工程中,活荷载和恒荷载都是存在的,工程设计提供一个比较好的参考
8、.作者采用的方法是分别计算出活荷载和恒荷载作[1]采用乘大数法施加位移边界条件.用下的挠度,然后根据两种荷载的大小比例进行a.支座位移边界条件.零位移
