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1、第30卷第5期工程抗震与加固改造Vol.30,No152008年10月EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingOct.2008[文章编号]1002-8412(2008)05-0014-06基于ABAQUS程序的结构静力和动力弹塑性分析冯丽娟,尚晓江,徐自国(中国建筑科学研究院结构所,北京100013)[摘要]在ABAQUS有限元分析软件的基础上,开发了针对钢筋混凝土杆系结构弹塑性分析的混凝土材料子程序。在程序中,建立了基于应力-应变关系层面的材料非线性本构关系及滞回模型。通过分
2、析钢筋混凝土杆件在不同受力和边界情况下的静力和动力往复性能,说明该本构模型能准确模拟杆件的性能。为了验证该程序分析结构的能力,建立了一个高层框架结构,进行了静力推覆和动力弹塑性时程分析,对结构的弹塑性有较准确的模拟,结果能够反应结构在地震时的性能,说明本程序具有良好的分析性能,可以进行钢筋混凝土高层结构的静力和动力弹塑性分析。[关键词]ABAQUS程序;混凝土;弹塑性分析;静力推覆;动力时程[中图分类号]TU31113;TU31313[文献标识码]AStaticandDynamicElasto-plasticAnalysiso
3、fStructuresBasedonABAQUSFengLi-juan,ShangXiao-jiang,XuZi-guo(ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)Abstract:BasedonABAQUSfiniteelementanalysissoftware,userdefinedmaterialsubroutinesfortheelasto-plasticanalysisofconcretearedevelopedtoanalyzetheframeeleme
4、ntinstructures.Intheprogram,thestress-strainrelationshipofconcretenonlinearmaterialmodelandtheconstitutiverelationunderreversedcyclicloadingisestablished.Columnsunderdifferentloadingsandboundariesareanalyzedforthestaticanddynamicbehavior,andgoodresultsaregiven.Inord
5、ertoverifycalculationabilityoftheprogram,ahigh-riseframestructureisestablishedandstaticpushoveranalysisanddynamictimehistoryanalysisarecarriedout.Theresultsindicatethattheprogramhasgoodabilityfornonlinearanalysisforstructuresunderearthquakeandcansimulatethestaticand
6、dynamicelasto-plasticbehaviorofhigh-risestructures.Keywords:ABAQUSsoftware,concrete,elasto-plasticanalysis,pushover,dynamictimehistory目前,各种复杂结构不断涌现。复杂结构采用分析成为可能。常规的小震弹性设计方法难以保证大震下的安全1混凝土本构模型[1]性,需要进行大震下的弹塑性分析。抗震规范和混凝土材料单轴拉压的应力-应变关系采用现[2][4]高规都对需要进行弹塑性分析的结构进行了规行混凝土规范
7、附录C提供的多参数模型,模型中[3]定。ABAQUS程序是国际一流的通用有限元分析的各材料参数均可调,通过修改混凝土受压强度值、软件,在非线性分析方面处于领先地位,适合进行复峰值压应变以及极限压应变值,可以模拟普通混凝土杂结构的动力弹塑性分析。程序提供了可以考虑混以及约束混凝土等不同的混凝土材料行为。滞回模凝土弹塑性断裂和损伤的concretedamagedplasticity型采用原点指向性模型,计算结果表明该滞回模型可材料模型,该模型可以用于分析体单元、壳单元,即以在一定程度上较好地模拟混凝土循环加卸载过程可用于分析剪力墙
8、及楼板,但不能用于三维梁、柱单中材料损伤引起的刚度退化,见图1。元。因此要进行完整的结构分析,需要自行开发可2构件分析以用于杆件结构非线性分析的单元。利用ABAQUS利用开发的混凝土本构模型,对钢筋混凝土构提供的子程序接口,开发了纤维模型的混凝土材料件的静力和动力性能进行计算
