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1、装饰装修天地非线性有限元分析在结构工程的应用李佳跃张申张会峰华北理工大学建筑工程学院河北省063000摘要：首先对有限元软件ABAQUS在钢筋混凝土结构进行有其中，x=ε,y=σ,σ0,ε0为峰值应力和相应应力下的应变。限元分析的意义进行了评述,其次介绍了进行有限元分析的步骤，ε0σ0然后列举了混凝土的非线性本构关系和钢筋的本构关系,最后结合2.钢筋的本构关系预应力装配式框架结构边节点滞回性能实验,进行钢筋混凝土非线在钢筋混凝土结构中，钢筋往往处于单向受拉状态，因此应性分析,并与试验结果对比评述,论证软件的实际应用能力。力-应变关系较为简单。在有
2、限元分析中常采用弹塑性模型，三折关键词：非线性有限元；ABAQUS应用；本构关系；钢筋混凝土线模型和两折线模型。其中，两折线模型在有限元分析中得到广结构泛的应用其表达式为：σ=Eε(0<ε≤εy){引言σ=σ+E′(ε-ε)(ε<ε≤ε)yhhu钢筋混凝土结构是目前结构工程中最主要的结构形式。尽管三、混凝土破坏的本构关系近几十年来广泛研究并已取得很大进展，混凝土结构的数值分析模拟裂缝的模式主要有三种:(1)离散裂缝模式(2)片状裂缝模式依然遇到很多困难。对于复杂的结构，材料的非线性与几何非线(3)断裂力学模式。片状裂缝模式假设裂缝均匀分布在单元体
3、内,出性同时存在，使得分析难度大大增加。有限元法在钢筋混凝土结现裂缝后材料还是连续仍然可按连续体介质力学的方法处理。即构的非线性分析中起到了越来越大的作用。认为裂缝分布于整个单元的内部,是微小的,彼此平衡的,而且是连一、有限元分析过程续的，无需进行节点的移动和分离就能考虑裂缝的影响,并且裂缝钢筋混凝土有限元分析虽然有其特殊性,但是与一般的有限元方向不受网格划分的限制,在反复加载时也容易处理。因而,这种方法一样,其计算步骤可以分为三步:结构离散、单元分析和总体模式被广泛应用于钢筋混凝土有限元分析。分析。四、预应力装配式框架结构边节点滞回性能数值分析
4、1.结构离散1.试件设计离散化工作实际上包括以下三个方面内容:本次试验设计并制作了附加阻尼装置的预应力装配式结构边1)划分网格:选择合适的有限单元,划分网格后,将结点和单元节点试件，其中阻尼装置为钢板阻尼器，框架抗震等级为二级。试编号。验轴压比为0.2，试验所用的混凝土强度等级为C40，梁柱钢筋均为2)引入位移边界条件:确定支座形式和位置,在位移值为零的结三级钢，配筋率为1%，装配框架中的预应力钢筋为Φ15.2的钢绞点上安置铰支座或链杆支座。线，试件的梁截面尺寸均为200mm×400mm，柱截面尺寸为400mm×3)荷载的移置:对受到外荷载作用的
5、单元,为了便于分析计算,400mm，为足尺模型。梁纵筋采用6根直径为18mm的钢筋，柱子纵将作用在结构上的实际荷载(包括体力、面力、集中力以及温度、收筋采用8根16mm的钢筋，梁柱内箍筋采用6mm的钢筋间距为缩等引起的荷载效应)按静力等效的原则移置到单元结点上去,成100mm。为等效集中荷载(结点荷载)。2.加载制度2.单元分析本次试验采用荷载-位移混合控制的加载方法，混凝土达到屈（1）单元内任意一点的位移{u}和单元结点位移{ui}之间的关服强度前，加载采用荷载控制，且节点屈服以后，力的增量变小，而系为变形的增量很大。当加载采用位移控制时，按屈
6、服位移Δj的倍数，u=∑Niui（2.1）即Δj,2Δj,3Δj，进行逐级加载，每级加载采用正向和负向进行。3.建立模型（2）单元内任意一点的应变{ε}和单元结点位移{ui}之间的关利用ABAQUS有限元分析软件对试件进行建模，C40混凝土的系为34密度为2500kgm，弹性模量为3.25×10Mpa，泊松比为0.3。钢ε=B{ui}（2.2）35∂N筋密度为7800kgm,弹性模量为2.0×10Mpa，泊松比为0.3，膨胀iB={}（2.3）系数为1.0×10-5。∂xi（3）单元内任意一点的应力{σ}和单元结点位移{ui}之间的关4.模拟加载
7、试验滞回性能曲线系为在ABAQUS有限元软件对两组试验模型分析完成后，将集中σ=DB{ui}（2.4）点RP1的力和位移数据导入到origin8软件中，绘制现浇结构边节（4）单元节点力{pe}和单元结点位移{u}之间的关系为点与附加阻尼装置的结构边节点滞回性能曲线，如图1所示。iKe=∫BTDBdV(2.5)VPe=Ke{u}（2.6）i其中，N,B,D分别称为形函数矩阵，几何矩阵，应力矩阵。3.总体分析对每一个单元进行单元分析,求出每一个单元的单元刚度矩阵,在此基础上可以将各个单元组合成结构进行总体分析。总体分析包括以下几个步骤:(1)根据各个
8、单元刚度矩阵Ke组装成总体刚度矩阵K。K=∑Ke（2.7）图1附加阻尼装置的结构边节点滞回曲线对比(2)引入支承约束条件(边界条件)。五
