基于弧長(zhǎng)法和硬化塑性的鋼筋砼非線性三維有限元分析.pdf

1、非線性有限元分析能夠深入認(rèn)識(shí)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受荷后的整體和局部的反應(yīng).本文的研究致力于發(fā)展可用于研究鋼筋混凝土非線性特性的三維有限元分析的計(jì)算方法.本文提出了一個(gè)鋼筋混凝土三維非線性有限元分析的理論框架,其中特別采用了Ottosen屈服準(zhǔn)則.Ottosen屈服準(zhǔn)則是一個(gè)包含所有三個(gè)應(yīng)力不變量的四參數(shù)模型,因而能很準(zhǔn)確地描述混凝土的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,是可用的較符合實(shí)際的模型之一.在硬化塑性問(wèn)題中,應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系在某一范圍內(nèi)假定為線性;超出這一范圍后

2、材料就開始硬化,并且其應(yīng)力狀態(tài)將隨塑性流動(dòng)而變化.因此將不再存在一個(gè)不變的加載曲面.在塑性流動(dòng)過(guò)程中,后繼加載曲面如何變化取決于硬化規(guī)則.為實(shí)現(xiàn)這種硬化過(guò)程,提出了新的確定后繼加載曲面的方法.達(dá)到峰值應(yīng)變后,材料將開始軟化.使用應(yīng)力空間描述并在非線性分析中包含軟化段的分析一般會(huì)導(dǎo)致無(wú)法區(qū)別塑性軟化加載和彈性卸載的困難.為克服此困難,一般可采用應(yīng)變空間描述.本文則提出在應(yīng)力空間描述中附加條件的方法來(lái)進(jìn)行塑性加載軟化段的分析.因此,本文采用

3、了經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)后的應(yīng)力空間描述,并也探索了在三維非線性分析中實(shí)現(xiàn)應(yīng)變空間描述的可能性.混凝土單元采用八節(jié)點(diǎn)等參磚塊單元,這樣能夠有助于較好地表示混凝土材料的特性.本文結(jié)合所提出的材料建模計(jì)算方法,使用弧長(zhǎng)法來(lái)作為解路徑追蹤方法來(lái)探索這一前沿領(lǐng)域,以使能對(duì)混凝土的三維特性進(jìn)行描述.這些方法的綜合運(yùn)用,不僅解決奇異點(diǎn)的問(wèn)題,而且也解決加載步長(zhǎng)的問(wèn)題,因?yàn)樵诜蔷€性分析中步長(zhǎng)通長(zhǎng)須很小.在弧長(zhǎng)法中,把步長(zhǎng)作為一個(gè)變量,并且根據(jù)在上一步長(zhǎng)中的迭代