碳纤维增强复合材料(CFRP)加强管桁结构T节点滞回性能有限元分析.pdf

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1、分类号:U44，U4510710-2015121088硕士学位论文碳纤维增强复合材料(CFRP)加强管桁结构T节点滞回性能有限元分析吴乾龙导师姓名职称高小育讲师申请学位类别硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2018年4月13日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学FiniteElementAnalysisonHystereticPerformanceofCHS-T-jointStrengthenedbyCarbonFiberReinforcedPolymer（CFRP）AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuQia

2、nlongSupervisor：GaoXiaoyuChang’anUniversity,Xi’an,China摘要近年来，管桁结构在桥梁工程中得到了越来越多的应用。对于管桁结构来说，作为杆件的连接处的节点，可以说是结构中的重要部位，但也是整个结构中最薄弱的环节，因此节点部位的需要重点关注和研究。碳纤维材料（CFRP）具有轻质高强的特点，在过去被广泛应用在混凝土结构的加强和修复中。但是其良好的疲劳性能和抗震性能则更适合于在钢管结构中应用。本文采用ABAQUS建立合理了的有限元模型，研究了粘贴CFRP布加强圆管T节点(CircleHollowSectionT-joint)的滞回行为。主要研究内容

3、如下：1.根据现有文献的试验资料，为钢材和碳纤维材料（CFRP）选取合理的本构关系和单元类型，并且考虑材料和几何非线性，并根据已有试验验证本文有限元模型建立方法的合理性和有效性；2.采用已验证过有效性的建模方法建立有限元模型，对采用粘贴CFRP布加强的CHS-T节点采用不同铺层角度和粘贴长度加强时的节点进行承载力、延性、刚度退化、耗能能力等多个性能指标进行研究；3.对CFRP布粘贴层数与节点几何参数对于节点滞回性能的综合影响进行了参数化分析。主要研究结论如下：1.在采用CFRP加强CHS-T节点时,建议采用纤维方向与弦杆轴线平行和垂直交错布设，采用3倍弦杆直径的粘贴长度时效果最好。2.对于C

4、FRP布加强CHS-T节点来说，其主要对承载力、刚度和累积耗散能影响比较显著，而对延性系数、屈强比、和能量耗散系数等指标影响不大。3.CFRP布对CHS-T节点的加强效果与节点本身的受力模式（或失效模式）有关，并在某些情况下能够改变节点的受力模式。4.CFRP布对节点的抗压承载力增强效果要好于抗拉承载力的增强效果，由于CHS-T节点本身抗压承载力是小于抗拉承载力的，因此对于承受往复荷载的CHS-T节点采用CFRP布加强其影响是比较好的。关键词：ABAQUS；碳纤维增强复合材料；T型圆管节点；滞回性能；参数分析IAbstractInrecentyears,HollowSectionStruct

5、urehasbeenusedinBridgesEngineeringwidelymoreandmore.AsfortheHollowSectionStructure,thejoints,astheconnectionsofthetubularcomponents,areimportantandweakpartsforthewholestructureinthemeantime.Somoreattentionshouldbepaidonthejoints.Carbonfiberreinforcedpolymer(CFRP)materialshavethehighstrengthandlight

6、erweightandarewidelyusedinthestrengtheningandrepairingofconcretestructuresinthepast.Butitsgoodperformanceinfatigueandaseismicismoresuitableforstrengtheningsteelstructure.Inthispaper,areasonableABAQUSfiniteelementmodelisestablishedtoinvestigatetheHystereticbehavioroftheCHS-TjointsstrengthenedwithCFR

7、Psheets.Themaincontentandconclusionofresearchbestatedas:1.ChoosingreasonableconstitutiverelationshipandelementtypeforSteelandCFRPaccordingtotheexperimentalresearch,consideringmaterialandgeometricnon-lineari