基于碳纤维加固混凝土梁的非线性有限元数值模拟分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文碳纤维加固混凝土梁的非线性有限元数值模拟分析姓名：邓春申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：卢哲安20070501摘要碳纤维增强塑料(CFRP)加固补强混凝土结构技术作为一种新兴的、技术含量高的建筑物加固补强方法，具有很高的研究、推广价值，能够带来巨大的社会经济效益。它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。碳纤维材料以其轻质、耐腐、高强及施工便利的优点，在结构加固领域得到了广泛应用。同时有限元计算理论的发展成熟，为结构加固补强提供了方便的计算

2、工具，它能够较好模拟结构受力发展的全过程，从而减少试验所需的大量人力、物力，为结构加固设计和施工提供理论保证。本论文首先综述了国内外利用CFRP加固钢筋混凝土结构的研究现状和成果，从钢筋混凝土弹塑性本构关系入手，详细讨论了混凝土的破坏准则、破坏面以及各种破坏模型，就钢筋混凝土结构在非线性分析中出现的各种单元以及模拟碳纤维布的各种单元作了具体的分析讨论。接着运用ANSYS有限元分析软件对未加固和采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了模拟分析。分别对粘贴不同数量碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能进行了分析，得出了它们的荷载一挠度曲线、极限

3、承载力和变形，并把数值分析结果和实验结果作了对比，找出偏差原因并提出建议。结果表明本文所介绍的建模方法是切实可行的、所得到的结果是可靠的，说明碳纤维加固技术值得广泛应用。另外，本文还为今后本课题的进一步研究提供了思路和方向。关键词；碳纤维增强塑料，钢筋混凝土粱，有限元，加固Asanewandhigh-techniqueconstructionreinforcementmethodforreinforcedconcretcstructure，Carbonfiber-reinforcedplastic(CFRP)hasmanyadvan

4、tagessuchashighresearchvalueandpopularizingvalue,itcanbringhllgesocialandeconomybenefit．Theexistingreinforcedconcretestructures锄bestrengthenedbyadheringalrbonfiber-reinforcedplastictotheconcretesurfacetoireprovetheirmechanicalperformances．TheadvantagesofCFRPsuchaslight

5、weight，non-corrosive，hightensilestrengthandeasyconstructionmakeitwidelyusedinstrengtheningfield．ThematurationofFiniteElementCalculationTheoryprovidesacomputingtooItothereinforcementmethod．Thefiniteelementmethod(FEM)cansimulatetheNon．LinearFuU-RangeAnalysis--thebehavior

6、ofbeamsfromlineartononlinearresponsesanduptofailure。itcansaveIotaofhumanresourceandmaterial．Firstly,thispapersummarizesthedomesticandinternationalcurrentresearchsituationandresultsofCFRPreinforcingtheconcretestructureatpresent．andsummarizesthematerialperformanceofFRPsy

7、stemically．Thenfromthestrain—stressrelationshipofRCmaterials，theFailureCriteria,FailureSurfaceandvariousFailureModelofconcretearediscussedrespectively．Secondly,allelementtypesneededinNon．1inerFilIiteElementAnalysisD唧iA)ofRCbeamstructureandcarbonclothinANSYSarestudied．S

8、imulationofR．CbeamandreinforeedconcretestructureisconductedintheANSYSfakindofFEAsoftware)，andtheanalysisandstudyofrei