初始裂縫素混凝土梁三點(diǎn)彎數(shù)值模擬

第25卷第3期vol.25no.3工程力學(xué) 2008年3月mar.2008engineeringmechanics120 ——————————————— 收稿日期：2006-07-24；修改日期：2006-12-13 基金項(xiàng)目：美國國家科學(xué)基金項(xiàng)目(nsf:ehr-0090472) 作者簡介：*陳瑛(1970―)，女，山東諸城人，講師，博士，從事結(jié)構(gòu)工程和工程力學(xué)研究(e-mail:chenying@sdu.edu.cn)； 喬丕忠(1968―)，男，遼寧沈陽人，特聘教授，博士，博導(dǎo)，美國華盛頓州立大學(xué)副教授，從事結(jié)構(gòu)工程、工程力學(xué)和高等復(fù)合及 智能材料研究(e-mail:qiao@wsu.edu)； 姜弘道(1940―)，男，浙江湖州人，教授，博導(dǎo)，從事水工結(jié)構(gòu)和工程力學(xué)研究(e-mail:hdjang@hhu.

基于虛擬裂縫模型,針對鋼筋混凝土試件在三點(diǎn)彎曲作用下開裂截面的受力特征,在合理假定的前提下,給出了一種計算鋼筋混凝土三點(diǎn)彎曲梁的失穩(wěn)斷裂韌度的解析方法。然后,應(yīng)用該方法計算了初始縫高比α0(初始裂縫長度與試件高度的比值)分別為0.2,0.3,0.4,0.5的三點(diǎn)彎曲試件的最大荷載和臨界有效裂縫長度,進(jìn)而求得了鋼筋混凝土三點(diǎn)彎曲梁的失穩(wěn)斷裂韌度。通過對計算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析,發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)斷裂韌度最大誤差為4.915%,說明這種方法可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測三點(diǎn)彎曲梁的失穩(wěn)斷裂韌度。在此基礎(chǔ)上研究了初始縫高比α0對失穩(wěn)斷裂韌度的影響,發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)斷裂韌度基本上不隨α0變化,失穩(wěn)斷裂韌度可以作為材料常數(shù),應(yīng)用于裂縫擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的判斷。

運(yùn)用ansys進(jìn)行空間曲線布筋的變截面預(yù)應(yīng)力混凝土梁在靜力荷載作用下的有限元全過程分析,并將計算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相對比。結(jié)果表明,數(shù)值模擬的荷載撓度曲線與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,此外計算的混凝土梁頂應(yīng)變以及中和軸位置變化也較好地符合了預(yù)應(yīng)力混凝土梁靜載過程中的變化,說明該模型能較真實(shí)地反映靜載下預(yù)應(yīng)力混凝土梁的力學(xué)性能,為模擬實(shí)際工程中的預(yù)應(yīng)力混凝土梁受力變化提供了可靠有效的方法。

為了對鋼筋混凝土適筋梁和鋼筋混凝土超筋梁的破壞過程進(jìn)行數(shù)值模擬,利用abaqus軟件的后處理程序分別繪出兩種梁的荷載-位移曲線和彎矩-位移曲線,并針對兩種梁的荷載-位移曲線和彎矩-位移曲線分析簡支梁的不同破壞形式,求出兩種梁的極限彎矩和受剪承載力,與按照現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范計算的理論結(jié)果進(jìn)行比較.試驗(yàn)結(jié)果表明,模擬結(jié)果與理論結(jié)果比較接近,且符合鋼筋混凝土簡支梁破壞的基本規(guī)律,采用的分析模型是正確的,對該結(jié)構(gòu)采用有限元分析的方法是有效的.

鋼筋混凝土梁cfrp加固的ansys數(shù)值模擬研究 高永輝，唐照輝 （商丘師范學(xué)院建筑與土木工程學(xué)院，河南商丘476000） 摘要：采用ansys有限元程序，對碳纖維布加固的矩形截面鋼筋混凝土抗彎梁和未加固梁進(jìn)行了非線性有限元數(shù)值模擬 計算，模擬結(jié)果表明：碳纖維加固梁的截面較好地符合平截面假定；與未加固梁相比較，碳纖維加固后的混凝土梁，正截面 承載力有較大的提高，裂縫間距和寬度變小，表明加固后梁的剛度有較好提高。 關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土梁；碳纖維布；cfrp加固；ansys；數(shù)值模擬；承載力；斷裂 中圖分類號：tu75文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1009－7961（2011）03－0043－04 ansysnumericalsimulationstudyofcfrpflexuralstrengthening forreinforc

鋼筋混凝土梁cfrp加固的ansys數(shù)值模擬研究 高永輝，唐照輝 （商丘師范學(xué)院建筑與土木工程學(xué)院，河南商丘476000） 摘要：采用ansys有限元程序，對碳纖維布加固的矩形截面鋼筋混凝土抗彎梁和未加固梁進(jìn)行了非線性有限元數(shù)值模擬 計算，模擬結(jié)果表明：碳纖維加固梁的截面較好地符合平截面假定；與未加固梁相比較，碳纖維加固后的混凝土梁，正截面 承載力有較大的提高，裂縫間距和寬度變小，表明加固后梁的剛度有較好提高。 關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土梁；碳纖維布；cfrp加固；ansys；數(shù)值模擬；承載力；斷裂 中圖分類號：tu75文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1009－7961（2011）03－0043－04 ansysnumericalsimulationstudyofcfrpflexuralstrengthening forreinforc

碳纖維加固混凝土梁的數(shù)值模擬計算

四川建筑　第28卷3期　2008106 鋼筋混凝土梁的數(shù)值模擬分析在ansys中的實(shí)現(xiàn) 王亞寧1,齊　輝 2 ,王道遠(yuǎn) 1 (11石家莊鐵道學(xué)院,河北石家莊050043;21天津工務(wù)段技術(shù)科,天津300000) 　　【摘　要】　采用ansys分析軟件在引入混凝土多參數(shù)強(qiáng)度準(zhǔn)則和非線性本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上,對鋼筋混 凝土簡支梁進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。分析表明,用solid65單元模擬鋼筋混凝土材料所得到的結(jié)果,能較好地反 映鋼筋混凝土梁的非線性力學(xué)特征。認(rèn)為ansys軟件可用于計算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能。 　　【關(guān)鍵詞】　鋼筋混凝土;　非線性;　ansys 　　【中圖分類號】　tu311141　　　　　　　　　　　【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】　b 　　鋼筋混凝土是當(dāng)今土木工程、水利水電工程使用最為廣 泛的建筑材料;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前各種

本文樹脂混凝土梁的彎曲蠕變特性進(jìn)行了四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),獲得的蠕變參數(shù)。并利用orgin軟件曲線擬合獲得特征值,建立樹脂混凝土梁有限元數(shù)值模型,結(jié)果表明計算機(jī)數(shù)值模擬與實(shí)測的結(jié)果相吻合,能為預(yù)測其長期力學(xué)性能提供依據(jù)。

混凝土裂縫擴(kuò)展過程的數(shù)值模擬一直是混凝土斷裂力學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)與難點(diǎn),而近些年提出的擴(kuò)展有限元法為模擬混凝土裂縫擴(kuò)展過程提供了一種非常有效的方案。鑒于此,本文詳細(xì)介紹了擴(kuò)展有限元法的基本原理,推導(dǎo)了相應(yīng)的計算公式,描述了動態(tài)裂縫的追蹤定位方法;最后利用擴(kuò)展有限元法模擬了不同參數(shù)混凝土三點(diǎn)彎曲切口梁裂縫起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展與失穩(wěn)破壞等的全過程。結(jié)果表明,利用擴(kuò)展有限元模擬時無需將裂縫作為網(wǎng)格邊界,裂縫尖端附近也無需布置高密度網(wǎng)格,而且擴(kuò)展有限元模擬結(jié)果最大誤差不超過10%。

目前,現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于渠道襯砌澆筑中,但是由于砼在現(xiàn)澆過程中,容易收到水泥自身水化熱、周邊溫度環(huán)境等外界荷載的作用,在施工初期極易產(chǎn)生溫度裂縫,給施工帶來不利的影響。本文采基于有限單元法理論,利用通用有限元軟件ansys對甘肅省昌馬灌區(qū)渠道現(xiàn)澆混凝土溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行了研究,探討了不同澆筑溫度對于溫度裂縫的影響,為以后的工程提供一種可行性的方法。

屋面混凝土梁裂縫的機(jī)理分析及對策——部分屋面混凝土梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，給工程埋下了質(zhì)量隱患。形成裂縫的因素比較復(fù)雜，只有以裂縫產(chǎn)生的機(jī)理入手，采取有效的技術(shù)措施，才能減少裂縫的發(fā)生，確保工程質(zhì)量。

鋼筋混凝土梁在外荷載的直接應(yīng)力和次應(yīng)力的作用下，引起結(jié)構(gòu)變形而裂縫。構(gòu)件在使用過 程中受年溫差的長期作用，當(dāng)溫差的脹縮應(yīng)力大于構(gòu)件極限抗拉強(qiáng)度時就會裂縫。構(gòu)件裂縫 的因素是多方面的，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、地基沉降差異、施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、環(huán)境影響等，無 論何種原因產(chǎn)生的裂縫，都會給建筑物肢體結(jié)構(gòu)帶來影響。 2.裂縫成因分析 從施工角度來說，可能會影響樓板開裂的主要因素有：混凝土的組成材料、混凝土配合 比控制、混凝土的養(yǎng)護(hù)、鋼筋安裝、早期堆載及拆模等。 2.1骨料對樓板混凝土收縮開裂的影響 混凝土收縮是造成樓板開裂的一個重要原因，而影響混凝土收縮的因素很多，主要是骨 料品種及含量。粗骨料本身尺寸、形狀及級配并不影響混凝土收縮量；而粗骨料的彈性模量 卻對混凝土收縮量影響很大：彈性模量越大，對混凝土收縮所起的抑制作用越大。 2.2混凝土配合比對樓板混凝土收縮開裂的影響

鋼筋混凝土梁在外荷載的直接應(yīng)力和次應(yīng)力的作用下，引起結(jié)構(gòu)變形而裂縫。構(gòu)件在使用過 程中受年溫差的長期作用，當(dāng)溫差的脹縮應(yīng)力大于構(gòu)件極限抗拉強(qiáng)度時就會裂縫。構(gòu)件裂縫 的因素是多方面的，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、地基沉降差異、施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、環(huán)境影響等，無 論何種原因產(chǎn)生的裂縫，都會給建筑物肢體結(jié)構(gòu)帶來影響。 2.裂縫成因分析 從施工角度來說，可能會影響樓板開裂的主要因素有：混凝土的組成材料、混凝土配合 比控制、混凝土的養(yǎng)護(hù)、鋼筋安裝、早期堆載及拆模等。 2.1骨料對樓板混凝土收縮開裂的影響 混凝土收縮是造成樓板開裂的一個重要原因，而影響混凝土收縮的因素很多，主要是骨 料品種及含量。粗骨料本身尺寸、形狀及級配并不影響混凝土收縮量；而粗骨料的彈性模量 卻對混凝土收縮量影響很大：彈性模量越大，對混凝土收縮所起的抑制作用越大。 2.2混凝土配合比對樓板混凝土收縮開裂的影響

升拓技術(shù)—預(yù)應(yīng)力混凝土梁裂縫檢測升拓資料庫—x—預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測技術(shù)02 走進(jìn)升拓感受未來sensingthefuture 四川升拓檢測技術(shù)有限責(zé)任公司1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫檢測 （四川升拓檢測技術(shù)有限責(zé)任公司x，四川成都610045） 摘要：本文包括了對跨線橋的預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫檢測實(shí)例，我們對其裂縫深度進(jìn)行了 檢測和驗(yàn)證，主要采用的方法是表面波法進(jìn)行檢測，該方法可對隧道、擋土墻、基礎(chǔ)等 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及大壩中的各類裂縫進(jìn)行無損檢測。 關(guān)鍵詞：橋梁裂縫檢測，預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫檢測，橋梁預(yù)應(yīng)力檢測，預(yù)應(yīng)力混凝土 梁檢測，預(yù)應(yīng)力混凝土梁裂縫檢測，四川升拓檢測技術(shù) 根據(jù)大量的觀測資料，在混凝土結(jié)構(gòu)物中出現(xiàn)的裂縫，大多數(shù)在竣工后1-2年內(nèi)已 產(chǎn)生。選擇適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)方案和時機(jī)，掌握其深度與其長度、寬度都是非常重要的。運(yùn)用 四川升拓檢測技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的混凝

本研究的目的是分析早期混凝土在各種約束下裂縫產(chǎn)生的機(jī)理并找到控制這些裂縫的有效方法和具體措施.通過理論分析及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié),揭示了在各種約束條件下熱裂縫發(fā)生的基本原理及其控制措施.裂縫控制最有效和可靠的方法是進(jìn)行混凝土早期熱模擬及裂縫分析.介紹了熱模擬的原理和方法、約束評估的基本公式及約束下的熱裂縫風(fēng)險的判斷,以及裂縫寬度的預(yù)測.最后通過3個典型實(shí)際工程項(xiàng)目分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了采用熱工模擬及裂縫分析方法可以可靠地預(yù)測和控制混凝土溫度及裂縫風(fēng)險.

混凝土的抗損壞性影響到建筑物在使用過程中的安全性。為了探明混凝土的爆破特性,對不同強(qiáng)度的三組混凝土進(jìn)行爆破試驗(yàn),分析它們的爆破效果。使用ansys/ls-dyna有限元程序模擬混凝土爆破。結(jié)合實(shí)驗(yàn)碎片的分布和數(shù)值模擬得到的爆炸應(yīng)力波傳播規(guī)律,得到分析結(jié)果:混凝土強(qiáng)度越高,其抗損壞性越高。水泥的配比增加,混凝土內(nèi)部黏性提高,應(yīng)力傳播衰減率增強(qiáng),最終導(dǎo)致混凝土的抗損壞性加強(qiáng)。

應(yīng)用有限元軟件abaqus對不同強(qiáng)度等級混凝土凍融后的力學(xué)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬,對比并分析不同凍融循環(huán)次數(shù)、不同加載速率對凍融后混凝土的峰值應(yīng)力、應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響。研究結(jié)果表明:隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,混凝土的峰值應(yīng)力呈顯著下降趨勢；相同凍融循環(huán)次數(shù)下,隨著加載速率的減小,混凝土的峰值應(yīng)力逐漸下降,但不同強(qiáng)度等級混凝土下降的幅度不同。研究結(jié)果可為混凝土抗凍耐久性破壞提供一定的參考。

通過混凝土劈裂實(shí)驗(yàn)和氯離子滲透實(shí)驗(yàn),得到了微裂隙對氯離子滲透性能影響的相關(guān)結(jié)論。為驗(yàn)證和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,采用有限元數(shù)值模擬方法模擬混凝土劈裂及裂紋擴(kuò)展的全過程,探討裂紋擴(kuò)展趨勢及其分布規(guī)律。數(shù)值模擬再現(xiàn)了微裂紋萌生、擴(kuò)展、貫通直至失穩(wěn)的全過程,其破壞位置、形式均與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可行性;同時,通過對橫向位移、微裂紋擴(kuò)展以及等效應(yīng)力分布變化過程的模擬分析,驗(yàn)證并解釋了試驗(yàn)中的相關(guān)結(jié)論?？梢?數(shù)值模擬方法對混凝土耐久性研究具有一定的指導(dǎo)價值。

為了模擬混凝土重力壩在地震作用下的損傷演變過程,采用混凝土塑性損傷本構(gòu)理論,考慮應(yīng)變速率變化以及混凝土材料損傷引起的剛度退化,利用有限元軟件abaqus對某混凝土大壩進(jìn)行了數(shù)值計算。分析結(jié)果表明:由于混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度,在地震作用下壩體出現(xiàn)損傷破壞的主要部位也是在拉應(yīng)力較大以及材料剛度變化區(qū)域,主要分布在壩體上部幾何形狀突變部位和壩體垂直施工縫。該結(jié)論對混凝土重力壩的抗震性能評估及抗震加固具有一定的參考價值和指導(dǎo)意義。

利用有限元軟件ansys/ls-dyna,運(yùn)用hjc本構(gòu)模型,對混凝土試件的shpb試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,重構(gòu)了混凝土在低、中、中高以及高應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,并且對試件的破壞形態(tài)進(jìn)行了模擬.研究表明,hjc模型可以很好地模擬混凝土材料的力學(xué)性能,重構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變曲線在曲線形態(tài)和峰值應(yīng)力上均與shpb試驗(yàn)擬合良好,數(shù)值模擬得到的混凝土的破壞形態(tài)也與shpb試驗(yàn)一致,確定該強(qiáng)度混凝土材料hjc本構(gòu)模型材料參數(shù)的方法具有通用性.

泡沫鋁夾心板是一種新型復(fù)合材料,具有低密度、高比強(qiáng)、高比剛度、吸能減振、隔熱、隔音等性能,可廣泛用于航空航天、機(jī)械工業(yè)、汽車等領(lǐng)域。本文對泡沫鋁夾芯板在三點(diǎn)彎曲載荷下的變形特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬?；谟邢拊浖baqus建立了泡沫鋁夾芯板的三維有限元模型,并采用擴(kuò)展有限元法(xfem)對模型在三點(diǎn)彎曲過程中的破壞模式進(jìn)行了模擬。模擬的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。