钢筋混凝土结构的应变软化与拉伸硬化研究

发布时间：2023-11-09 20:14

　　混凝土是高度非线性材料,具有应变软化、拉压力学响应迥异、受拉易开裂等特征。在中、低应力约束下,应变软化是混凝土的重要力学行为之一。关于混凝土的数值计算结果容易出现网格尺寸相关性(Mesh-size-dependency)和边界值问题(Boundary value problem)。网格尺寸相关性主要体现在:随着有限单元离散化精细化的增加,能量耗散趋近于零,这一现象显然违背了物理能量守恒定律。边界值问题引起网格偏差相关性问题,进而导致数值方法不能准确反应应变局部带方向。拉伸硬化是钢筋混凝土结构的重要工作机制之一,它的建模影响到结构的刚度与变形及承载能力的正确评估。本文综述了混凝土的应变软化模型、钢筋的本构模型和钢筋混凝土结构的拉伸硬化模型,概述了解决网格尺寸相关性和边界值问题的方法,并说明方法的适用情况。本文设计两根钢筋混凝土结构抗弯梁试验,描述了钢筋混凝土结构抗弯的整个受力状态,分析了梁在承载力、刚度、跨中挠度、等方面的数据。在连续介质力学的框架内,基于弥散裂缝模型,使用用户子程序和ABAQUS相结合对一维受拉混凝土杆、单轴受拉混凝土试件、单轴受压混凝土试件、四点弯素混凝土梁、四点弯钢...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 混凝土本构模型
        1.2.1 线弹性模型
        1.2.2 非线性弹性模型
        1.2.3 塑性理论模型
        1.2.4 弥散裂缝模型
        1.2.5 非局部模型
        1.2.6 微极连续体模型
    1.3 钢筋本构模型
    1.4 国内外应变软化和拉伸硬化的研究现状
    1.5 本文研究内容
2 钢筋混凝土梁试验
    2.1 引言
    2.2 试验方案
        2.2.1 构件设计
        2.2.2 试验材料
        2.2.3 试验装置
        2.2.4 量测方案
        2.2.5 加载方案
    2.3 试验分析
        2.3.1 试验梁试验现象
        2.3.2 荷载-挠度曲线
        2.3.3 沿梁高截面混凝土应变曲线
        2.3.4 荷载-曲率曲线
    2.4 本章小结
3 钢筋混凝土有限元分析基本理论
    3.1 引言
    3.2 钢筋混凝土结构有限元分析模型
        3.2.1 分离式模型
        3.2.2 整体式模型
        3.2.3 组合式模型
    3.3 钢筋模型
        3.3.1 理想弹塑性
        3.3.2 三线性模型
        3.3.3 两折线模型
    3.4 混凝土应变软化
        3.4.1 分段式
        3.4.2 有理分式
        3.4.3 多项式
    3.5 钢筋混凝土拉伸硬化
        3.5.1 分段式
        3.5.2 指数式
        3.5.3 幂函数式
        3.5.4 有理分式
    3.6 本章小结
4 网格尺寸相关性解决方法
    4.1 引言
    4.2 网格尺寸相关性
    4.3 断裂带理论
        4.3.1 裂缝概念
        4.3.2 弥散裂缝模型
        4.3.3 离散裂缝模型
    4.4 非局部模型
        4.4.1 积分类型的非局部模型
        4.4.2 梯度类型的非局部模型
    4.5 微极连续体理论
    4.6 粘性正则化方法
    4.7 本章小结
5 混凝土拉压应变软化本构模型验证
    5.1 拉压应变软化关系
        5.1.1 拉伸应变软化关系
        5.1.2 压缩应变软化关系
    5.2 模型验证
        5.2.1 单轴受拉混凝土试件
        5.2.2 单轴受压混凝土试件
        5.2.3 四点弯素混凝土梁
    5.3 本章小结
6 钢筋混凝土结构拉伸硬化本构模型验证
    6.1 拉伸硬化本构关系
        6.1.1 混凝土压应力-应变关系
        6.1.2 混凝土拉应力-应变关系
    6.2 四点弯钢筋混凝土梁模型验证
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3861946