基于abaqus纤维梁元静力弹塑性的分析

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第T页摘要纤维梁模型是建立在材料本构基础上，与集中塑性铰模型相比，它能更好地模拟梁单元的轴力．弯曲耦合滞回行为，其精确性更高。通用有限元程序ABAQUS中的梁单元采用的是纤维梁模型，但是软件自带的混凝土材料本构都不能很好的模拟混凝土材料的力学特性，因此该单元在钢筋混凝土框架结构中的应用受到限制。本文基于ABAQUS的用户材料子程序接口，二次开发了针对ABAQUS纤维梁单元的混凝土材料用户子程序，在程序中建立了混凝土材料的单轴应力．应变关系和加卸载规则，并通过单轴拉压测试和反复加载滞回测试验证了子程序的可靠性。然后基于开发的材料子程

2、序，对三维框架进行静力推覆分析，并运用能力谱法计算得到结构的目标性能点。基于上述的分析方法，比较了不同侧力加载模式下静力弹塑性分析的结果，还讨论了框架结构在不同配筋情况下的抗震性能。经过以上分析工作，本文得出的主要结论有：(1)本文二次开发的混凝土材料子程序经过验证，具有较高的准确性和收敛性，适用于ABAQUS纤维梁单元，能够精确模拟框架结构梁柱构件的非线性特性。(2)在静力弹塑性分析结果中，均布加载模式和抛物线形加载模型下的推覆曲线分别位于推覆曲线的上限和下限，倒三角形加载模式的推覆曲线位于两者之间，且靠近抛物线形加载模式的推覆曲线。不同的加载模式可以反映结

3、构的惯性力分布，直接影响静力弹塑性分析的结果。(3)在大震性能需求下，结构的配筋模式对结构的抗震作用明显，尤其是对薄弱层配筋加强，能明显提高结构的抗震性能。框架结构的极限破坏形式有梁铰破坏和柱铰破坏，其中梁铰破坏较柱铰破坏能提高结构的承载力和延性。结构在配筋时应避免结构在极限状态下产生柱铰破坏。关键词：纤维梁单元；ABAQUS；静力弹塑性分析：加载模式西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractFiberbeammodelisbasedonconstitutiverelationsofmaterial．Comparingwithplastiching

4、emodel，itcouldbettersimulatethecomponentsofaxialforce·bendingcouplinghystereticbehaviorandhashigheraccuracy．ThebeamelementingeneralfiniteelementsoftwareABAQUSiSbasedonfiberbeam．AstheconcretematerialconstitutiveswhichcomeswithABAQUSeouldn’tsimulatetheconcretemechanicalpropertieswell，

5、theapplicationoffiberbeamelementinreinforcedconcreteframestructureisrestricted．ThispaperdevelopsconcretematerialusersubroutineforfiberbeamelementinABAQUSwhichbasedonusermaterialsubroutineinterfaceofABAQUS．Concreteuniaxialstress．strainrelationsandrulesofloadingandunloadingconditionsa

6、reestablishedinthesubroutine．Byuniaxialtensionandcompressiontestsandrepeatedloadhysteresistests，thesubroutineisverifiedtobereliable．Andthen,basedonthesubroutinedevelopedabove，thispaperoperatesstaticelasto--plasticanalysisonathree·-dimensionalframestructureandgetsthetargetperformance

7、pointofthestructurebyusingthecapacityspectrummethod．Atlast,acomparisonoftheresultsofstaticelsto—plasticanalysiswhichobtainedintheconditionsofdifferentlateralloadingforcemodeismade，andalsoadiscussionofseismicperformanceoftheframethatunderdifferentmatchingbarconditionismadeinthispaper

8、．Throughtheworkdone