基于abaqus钢筋混凝土简支深梁非线性有限元研究

《基于abaqus钢筋混凝土简支深梁非线性有限元研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于ABAQUS钢筋混凝土简支深梁非线性有限元研究　　摘要：利用有限元软件ABAQUS，分别采用弥散开裂模型(ConcreteSmearedcrack)和塑性损伤模型(ConcretePlasticitydamage)对单跨简支深梁在集中荷载作用下的受力性能进行了非线性分析，结果表明弥散开裂模型模拟深梁效果较好。关键词：深梁;有限元;ABAQUS;弥散开裂;塑性损伤Abstract:UsingthefiniteelementsoftwareABAQUS,usingthesmearedcrackingmodel(Concre

2、teSmearedcrack)andplasticdamagemodel(ConcretePlasticitydamage)forthesinglespansimplysupporteddeepbeamsunderconcentratedloadperformanceofanonlinearanalysis,resultsshowthatthesmearedcrackingmodelsimulationofdeepbeamisbetter.Keywords:deepbeam;finiteelement;ABAQUS;sme

3、aredcracking;plasticdamage中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02引言5我国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[1]中定义跨高比小于2的简支单跨梁或跨高比小于2.5的多跨连续梁为深梁。由于高度和计算跨度接近，在荷载作用下深梁受力较为复杂，呈现出与一般浅梁不同破坏形态。有限元理论的发展为深梁受力性能分析提供了简单而有效的方法。许多学者应用有限元软件ABAQUS对普通混凝土构件进行了模拟，文献[3]对ABAQUS自带混凝土本构模型

4、进行了比较研究，但缺少深梁实例验证。本文将在参考现有文献试验数据的基础上，基于ABAQUS对钢筋混凝土简支深梁在集中荷载下受力性能进行模拟和分析。试验模型介绍文献[2]进行3组共6根钢筋混凝土深梁在集中荷载作用下的破坏性试验，试验采用采用三点式加载直至梁破坏为止。图1.试件SL3配筋图5本文选择其中第二组SL3进行数值模拟分析。SL3的尺寸及配筋情况见图1所示。从图中可以看出，该梁剪跨比为0.86，梁底布置两根直径20mm的HRB335级纵向钢筋，水平分布筋和竖向分布筋分别布置为直径8mm的HRB235级钢筋。混凝土强度轴

5、心抗压强度实测值为28.9MPa，混凝土抗拉强度为2.90MPa。HRB335级钢筋实测屈服强度为493MPa，实测极限强度621MPa，实测屈服应变2465微应变；HRB235级钢筋实测屈服强度为293MPa，实测极限强度437MPa，实测屈服应变1396微应变。建立有限元模型材料本构模型ABAQUS/Standard提供两种混凝土材料本构模型：塑性损伤本构模型(Concreteplasticitydamage)和弥散开裂模型(Concretesmearedcrack)。本文尝试分别采用这两种模型，比较其模拟效果。两种模

6、型均需要定义完整单轴受压本构关系。单轴受压本构关系采用美国E.Hognested建议的模型。极限压应变取为0.0038，其余相关参数根据第2节实测值取用，其中混凝土弹性模量根据GB50010规范[1]取.对于受拉开裂后的软化行为，两种模型均可以根据定义*tensionstiffening描述。弥散开裂模型屈服面方程基于经典的弹塑性理论，，该屈服面在偏平面的投影为圆形，与经典Drucker-Prager准则一致，但与混凝土实际屈服面有所差别。流动法则为普通的关联流动法则，塑性势函数与屈服面方程相同。混凝土塑性损伤模型主要基于

7、Linbliner5[4]的混凝土塑性损伤模型理论，假定混凝土的破坏形式是拉裂和压碎。混凝土塑性损伤模型的采用Linbliner屈服面函数；流动法则采用非关联行流动法则。钢筋采用弹塑性双折线模型，具体参数根据第2节试验实测值取用，弹性模量取为.单元类型及模型的建立混凝土采用三维实体8节点缩减积分单元C3D8R，同时在试件加载点和支座设置钢板，均采用C3D8R单元；钢筋采用2节点杆单元T3D2。根据试验构件SL3尺寸与配筋情况建立有限元模型，并划分网格。钢筋通过embeded技术植入混凝土中，不考虑两者之间的粘结滑移关系。加

8、载点和支座钢板与混凝土之间通过*TIE技术保证共同工作，并约束相关边界自由度。有限元分析结果图2所示为有限元计算结果和试验结果的梁跨中荷载—挠度曲线对比情况。从中可以看出在初始阶段，两种模型计算结果与试验均吻合良好。在加载后期，弥散开裂模型计算极限承载力为860kN，试验极限承载力910kN，较试验结果