基于网格自适应的钢筋混凝土随机有限元分析

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1、第24卷第1期建筑科学与工程学报Vol.24No.12007年3月JournalofArchitectureandCivilEngineeringMar.2007文童编号:1673-2049(2007)01-0069-05基于网格自适应的钢筋混凝土随机有限元分析姜峰‘，徐勇2，王朝波2(1.大连理工大学土木水利学院，辽宁大连116023;2.同济大学土木工程学院，上海200092)摘要:为了在钢筋混凝土结构有限元分析模型中对裂缝进行描述，建立了基于网格自适应的有限元裂缝分析模型，可以比较直观地模拟裂缝的发生和开展过程

2、;同时引入随机模拟方法，采用蒙特卡罗(MonteCarlo)法处理与裂缝有关的参数。用该方法能够模拟钢筋混凝土结构裂缝出现位置和间距的随机性，而且能改进计算数据的后处理。对跨中受力的钢筋混凝土简支梁进行计算分析，所得裂缝分布和位移均与试验结果吻合良好。结果表明，用该方法对钢筋混凝土结构进行分析是合理的，也是可行的。关键词:钢筋混凝土;裂缝模型;非线性有限元;蒙特卡罗法;自适应中图分类号:TU375文献标志码:AReinforcedConcreteStochasticFiniteElementAnalysisBased

3、onMeshSelf-adaptionJIANGFeng1，XUYongz，WANGZhao-boz(1.SchoolofCivilandHydraulicEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023，Liaoning,China;2.SchoolofCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092，China)Abstract:Anewcrackingmodelforfiniteelementanalysi

4、sofreinforcedconcretestructureswasdescribed.Thismodelwassetupbasedonmeshself-adaptionandcouldsimulatethecrackdevelopmentandcontinuationprocessforthefailureanalysisofreinforcedconcretestructures.Also，byusingMonteCarlomethodswithrandomvariablesrelatedtocrackdevel

5、opment，itwasfoundthattheuncertaintiesoffracturepositionanddistributioncouldbemodeled.Thepostprocessingsoffiniteelementresultswerealsoimproved.Finally,thecomputingresultofasimplysupportedbeamsshowsthatthecrackpatternanddisplacementofthebeamareaccordantwiththeexp

6、erimentresults.Theresultshowsthatthecurrentmethodisrationalandfeasible.Keywords:reinforcedconcrete;crackingmodel;nonlinearfiniteelement;MonteCarlomethod;self-adaption径〔1-31，但是，由于钢筋混凝土结构材料力学性能的d引言复杂性，使得有限元分析中的一些问题一直难以解多年来，钢筋混凝土结构的特性主要是通过试决，如裂缝的出现和发展就存在着一定的随机性，也验

7、手段来获得。随着计算机的广泛应用和计算模型使得计算分析结果只能大致得出裂缝分布范围和发的发展，采用有限元对钢筋混凝土结构进行非线性展趋势。笔者在综合了其他学者所提出的裂缝模型分析开辟了另一个研究该类结构特性的有效途思想，即在分布式裂缝模型的基础上，按照裂缝发展收稿日期:2006-12-05甚金项目:辽宁省科学技术基金项目(20032116)作者简介:姜峰(1968-)，男，W东烟台人，教授，工学硕士，E-mail:jiangfen@dlut.edu.cn.建筑科学与工程学报2007年方向进行新的裂缝判断，使得裂缝形态

8、的仿真性能混合式裂缝模型将混凝土单元分为可裂单元和有了较大的提高。针对确定性模型的结构不能模拟不可裂单元。对于可裂单元，在每级荷载下都用最结构的不确定性这种情况，在传统有限元的基础上，大主拉应力强度准则判别，如果主拉应力达到极限采用随机数学模型来模拟实际过程中裂缝产生位置抗拉强度，则称为开裂单元，按分布式裂缝对其刚度和分布的不确定性，而随机数学