基于ABAQUS显隐式结合的RC框架结构弹塑性分析方法研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文基于ABAQUS显隐式结合的RC框架结构弹塑性分析方法研究作者姓名：任继玲入学年份：2014年9月指导教师：王强教授学科专业：结构工程申请学位：工学硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2017年6月论文答辩日期：2017年6月学位授予日期：2017年6月答辩委员会主席：康立中答辩委员会组成：康立中刘明张延年张德海徐春一i论文评阅人：张德海董启灏i硕士研究生学位论文摘要I摘要大型钢筋混凝土框架结构的动力弹塑性分析一直是工程数值计算的热点与难点。采用

2、梁单元，基于大型有限元分析软件的二次开发平台，编写材料本构关系子程序以及前处理参数化快速建模程序，进行往复荷载下的梁柱杆件模拟以及地震作用下的动力弹塑性分析，此方法在国内已经开始兴起并得到良好的应用。有限元分析软件ABAQUS以其非常强大的非线性求解能力著称，近些年来，被我国工程界成功地应用于动力弹塑性时程分析，其分析结果得到了专家们的广泛认可。但是它缺乏用于梁单元的混凝土本构模型以及合理的钢筋本构模型。并且基于ABAQUS平台建立复杂的高层结构模型非常繁琐、耗时又耗力。所以这两方面制约了ABAQUS在大型

3、复杂工程结构动力弹塑性时程分析中的高效运用。本文基于课题组开发的用于纤维梁单元的混凝土本构模型和钢筋本构模型，编制了相对应的ABAQUS的UMAT子程序。并且致力于研究ABAQUS中的数据传递功能，达到隐式显式联合分析框架结构的动力弹塑性的目的，并且根据本文的需要完善了ABAQUS参数化快速建模转换程序PA-TRANS，具体内容如下：1.利用Fortran语言编写了混凝土及两种钢筋本构模型的UMAT子程序，并对其进行了单元测试，证明了UMAT接口的正确性和UMAT子程序的精确性。在ABAQUS隐式模块对钢筋

4、混凝土柱模型进行了低周往复荷载作用下的弹塑性分析，并与试验结果以及与ABAQUS显式分析的结果作对比，结果吻合度高，再次证明了UMAT子程序的正确性。2.研究了ABAQUS中数据传递import技术，实现了基于ABAQUS子程序的显隐式计算方法的结合，并且实例验证了此方法的正确性与适用性。3.将PA-TRANS转换程序进行了完善。实现了pkpm梁柱杆构件所有截面类型转换，铰接约束的转换，刚性楼板的等效转换以及模拟施工加载的转换。极大提升了原有能力，满足复杂实际工程结构的转换需求。并对该程序进行了封装，使程序

5、更完善、操作更便捷。并且实例验证了修改完善后的PA-TRANS转换程序的正确性。4.利用工程设计软件PMSAP，建立一栋11层钢筋混凝土框架结构，通过PA-TRANS转换程序将其转换为ABAQUS弹塑性有限元模型并对其用显隐式结合的方法进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析。证明了PA-TRANS转换程序可用于复杂钢筋混凝土结构的动力弹塑性分析并且极大地提高了建模与分析效率，也同样证明了在ABAQUS中用显隐式结合的方法进行结构在罕遇地震作用下的动力弹塑性分析的可行性与合理性。关键词：框架结构；UMAT子

6、程序；显隐式结合；转换程序；动力弹塑性分析II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractTheelasto-plasticanalysisoflarge-scalereinforcedconcreteframestructurehasbeenthehotspotinengineeringnumericalcalculation.Basedonthesecondarydevelopmentoflarge-scalefiniteelementanalysissoftware,

7、subroutineofmaterialconstitutiverelationsandpre-processingparameterizedrapidmodelingarewritten.Andthensimulationofbeammemberunderreciprocatingloadingandelasto-plasticanalysisunderseismicactionarecarriedout.Thismethodhasbeguntoriseandgotagoodapplicationinou

8、rcountry.ABAQUSiswellknownforitsabilityofsolvingnonlinearproblem.Inrecentyears,ourengineeringcommunityhasbeensuccessfullyappliedittoelasto-plasticdynamicanalysis,andtheanalysisresultsarewidelyrecognizedbyexpe