学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

矩形钢管混凝土框架三维非线性有限元分析

作　者: 李喜乐
导　师: 李斌
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 矩形钢管混凝土框架力学性能有限元全过程分析
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 249次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

矩形钢管混凝土具有节点处理方便、建筑设计灵活、施工进度快等优点,在国内外得到广泛应用,并取得了良好的综合经济效益和社会效益。目前国内外对矩形钢管混凝土的研究主要集中于构件的力学性能及抗震性能,关于柱和梁都采用矩形钢管混凝土的框架结构的研究未见报道。有关资料表明,相对于钢筋混凝土,矩形钢管混凝土梁能显著提高抗弯极限承载力和延性、刚度,减小梁的跨中挠度,应用于框架结构中,可有效地降低层高,增大跨度。鉴于此,本文基于一榀单跨双两层矩形钢管混凝土框架的抗震性能试验,利用通用有限元软件ABAQUS对框架进行了的三维非线性有限元分析,以深入研究矩形钢管混凝土框架的受力特点、工作机理和破坏过程,具体进行了以下几方面工作:(1)针对钢管混凝土的力学特征,通过理论分析与试算,合理确定了静力荷载和反复荷载下钢管、混凝土的本构关系,并利用确定的本构关系对文献[33][34]中的矩形钢管混凝土梁、方钢管混凝土柱进行了理论计算,理论结果与试验结果的对比分析表明,本文采用的本构关系是正确的、可行的。(2)基于一榀单跨双层矩形钢管混凝土框架的抗震性能试验,考虑了材料和界面接触的非线性及反复荷载下混凝土的刚度退化,利用通用有限元软件ABAQUS建立了框架的非线性有限元分析模型,并进行了反复荷载下框架的荷载-位移全过程分析,理论计算与实验结果总体上吻合良好。在此基础上分析了矩形钢管混凝土框架的工作机理,明晰了钢管混凝土框架的破坏模式及受力过程中构件截面上应力分布等微观机理。(3)利用本文提出的理论模型,对影响方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架荷载-位移关系的主要因素,如:含钢率、混凝土强度、钢材强度、轴压比、长细比、梁柱线刚度比等参数进行了分析,得到各参数对其力学性能的影响规律。可为矩形钢管混凝土框架的工程设计提供依据。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
引言  7-8
1 绪论  8-17
  1.1 钢管混凝土的特点  8
  1.2 钢管混凝土的发展概况  8-9
  1.3 钢管混凝土的应用  9-11
  1.4 矩形钢管混凝土的研究现状  11-14
  1.5 钢管混凝土研究方法  14-15
  1.6 本文研究课题的提出  15
  1.7 本文的研究内容  15-17
2 弹塑性非线性有限元的求解理论  17-32
  2.1 有限元法简介  17
  2.2 利用ABAQUS 建立有限元模型  17-20
    2.2.1 单元介绍  17-19
    2.2.2 有限元前处理概述  19
    2.2.3 ABAQUS 软件简介  19-20
  2.3 线性有限元的求解原理  20-21
  2.4 非线性有限元求解原理  21-32
    2.4.1 非线性问题概述  21-22
    2.4.2 弹塑性有限元的求解理论  22-27
    2.4.3 接触非线性有限元的求解理论  27-32
3 材料的本构关系模型  32-42
  3.1 概述  32
  3.2 混凝土本构关系  32-37
    3.2.1 核心混凝土的应力一应变关系模型  32-33
    3.2.2 混凝土弹塑性损伤模型  33-37
  3.3 钢材的本构  37-38
    3.3.1 单调荷载下钢材的应力-应变关系  37
    3.3.2 循环荷载下钢材的本构关系  37-38
  3.4 界面模型  38-39
  3.5 算例分析及有关参数分析  39-42
    3.5.1 算例分析  39-42
    3.5.2 有关参数分析  42
4 方钢管混凝土框架的非线性有限元分析  42-65
  4.1 概述  42-43
  4.2 方钢管混凝土框架实验概况  43-46
  4.3 实验现象及实验结果  46
  4.4 方钢管混凝土框架有限元分析模型的建立  46-48
    4.4.1 材料本构关系模型  46-47
    4.4.2 界面模型  47
    4.4.3 边界条件及荷载施加方式  47
    4.4.4 单元类型选取及网格划分  47-48
  4.5 钢管混凝土框架荷载一位移全过程分析  48-50
  4.6 钢管混凝土柱一钢管混凝土梁框架受力特性分析  50-58
  4.7 参数分析  58-62
    4.7.1 含钢率  58-59
    4.7.2 钢材屈服强度  59-60
    4.7.3 混凝土强度  60
    4.7.4 轴压比  60-61
    4.7.5 柱的长细比  61-62
    4.7.6 梁柱线刚度比  62
  4.8 矩形钢管混凝土框架破坏模式探讨  62-65
结论  65-67
  结论  65
  建议  65-67
参考文献  67-71
在学期间发表的论文  71-72
致谢  72

矩形钢管混凝土框架三维非线性有限元分析

内容摘要

全文目录

相似论文