钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第31卷第2期建筑科学与工程学报Vo1．31NO．22O14年6月Journal0fArchitectureandCivilEngineeringJune2014文章编号：1673—2049(2014)02—0020—06钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析李宏男，王大东(大连理工大学建设工程学部，辽宁大连116024)摘要：采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调，并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法，结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型，对钢筋混凝土框架结构进

2、行多尺度建模，并进行了弹塑性时程分析及局部构件损伤分析。结果表明：对于大型结构或复杂结构来说，多尺度计算可较好地模拟局部构件的复杂边界条件，为大型工程结构进行多尺度计算提供参考。关键词：多尺度方法；有限元模型；界面耦合；弹塑性时程分析；损伤分析中图分类号：TU311．41文献标志码：AMulti。scaleFiniteElementModelingandNumericalAnalysisofReinforcedConcreteStructureLIHong—nan。WANGDa—dong(FacultyofInfrastructureEngineering，DalianU

3、niversityofTechnology，Dalian116024，Liaoning，China)Abstract：Toaccomplishareliableinterfacialcouplingbetweenrefinedelementandcoarseelement，amethodwasproposedbyusinggeneralfiniteelementsoftwareABAQUS．Meanwhile，twosimplemodelswerecalculatedtoverifytheeffectivenessandaccuracyofthemulti—scalefi

4、niteelementanalysismethodofthestructures．Basedonmulti—scalemethod，theelasto—plastictimehistoryanalysisandlocalmember’Sdamageanalysisofareinforcedconcrete(RC)framestructurewerecarriedOutthroughafibermodelsubroutineandconcreteplasticdamagemode1．Theresultsshowthatforthelargestructuresorcompl

5、icatedstructures，theproblemofcomplexboundaryconditionsoflocalmemberscanbesolvedefficiently．Itcanprovidereferencetothemulti—scalecalculationofthelargescaleengineeringstructures．Keywords：multi—scalemethod；finiteelementmodel；interfacialcoupling；elastic—plastictimehistoryanalysis；damageanalys

6、is而在有限元分析中，无论是不同类型的单元还是同0引类型不同尺度的单元，对同一个模型分析时，都会产多尺度科学是一门研究不同尺度之间相互耦合生这种效应。对于结构多尺度有限元分析，常采用现象的科学，可以定义为：物质(或事物)的尺度(或不同类型和尺度的单元来模拟结构的不同部分，如规模等)对其某种作用、效应或性质的一种影响关梁单元和壳单元可以用来模拟尺度较大的构件(梁、系Ⅲ。多尺度方法在众多领域中得到了广泛应用，柱、墙、板等)，实体单元则可以用来模拟尺度较小的收稿日期：2014-04—07基金项目：国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)项目(2011CB013605)，国家自

7、然科学基金重大国际合作项目(51261120375)国家自然科学基金创新研究群体基金项目(51121005)作者简介：李宏男(1957一)，男，辽宁沈阳人，教授，博士研究生导师，工学博士，博士后，E—mail：hnli@dlut．edu．cn。学兔兔www.xuetutu.com第2期李宏男，等：钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析21细部构件或关键构件(节点等)。在同一模型中，当到单元之间的变形协调，从而直接影响模型分析结采用不同类型的单元模拟不同尺度的构件时，需要果的准确性。下面以二维梁单元与实体单元的耦合建立不同单元之间合