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考虑接触问题的板端应力集中分析

作　者: 张国丽
导　师: 苏军
学　校: 江苏大学
专　业: 结构工程
关键词: 接触应力 板端应力集中 钢筋混凝土有限元 ABAQUS 接触问题有限元
分类号: TU375.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


接触问题是工程结构中普遍存在的力学问题。在土木工程中,钢筋混凝土桥梁空心板底面与橡胶支座之间的力学行为属于典型的接触问题,正是由于这种接触问题的存在,使得板端应力集中现象非常严重。目前对于板端支座处的真实受力情况并不是非常了解,规范上只是给出了一些构造措施以保证该处的受力安全。本文通过考虑橡胶支座与板端底面之间的接触问题来研究板端应力集中现象。研究该问题有两个难点:一个是钢筋混凝土非线性有限元分析,一个是接触问题非线性有限元分析。第二章简单介绍了钢筋混凝土非线性有限元分析的基本概念,其中包括混凝土的破坏准则、材料本构关系及钢筋混凝土有限元模型等。第三章主要讨论了接触问题的有限元求解方法,并对有限元软件ABAQUS中的接触问题有限元求解进行了简单概述。为了保证后面对钢筋混凝土桥面板有限元分析的有效性。在第四章中,我们运用ABAQUS对一块钢筋混凝土正方形板进行有限元分析,以此来研究后继拉伸硬化参数取值对钢筋混凝土有限元分析结果的影响,研究结果表明采用当开裂应变达到1×10-3时拉伸应力完全丧失所对应的硬化曲线与试验结果吻合。利用此拉伸硬化参数值,对一根钢筋混凝土简支梁进行非线性有限元分析,通过有限元分析结果与材料力学计算结果的比较,证明了ABAQUS用于钢筋混凝土非线性分析时的有效性和合理性。运用有限元软件ABAQUS建立钢筋混凝土桥面板与橡胶支座的有限元模型,设置接触属性来模拟二者之间的接触作用。通过考虑接触与不考虑接触两种情况时桥面板跨中截面的受力分析,验证该问题中接触有限元模型的正确性。对板端应力集中现象及接触应力进行了较为详尽的分析,详细列出了板端支座处截面的各种应力分析结果及板底与橡胶支座之间的接触应力等,为板端的设计和施工提供了参考依据。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-15
  §1.1 结构分析中的接触问题及其特点  9-10
  §1.2 接触问题的研究发展现状  10-12
  §1.3 板端支座处应力集中的研究现状  12-13
  §1.4 本文的主要研究内容  13-15
第二章 混凝土结构非线性有限元分析  15-27
  §2.1 混凝土材料破坏准则  15-17
  §2.2 混凝土材料本构关系  17-20
  §2.3 钢筋混凝土有限元模型  20-23
  §2.4 ABAQUS在混凝土非线性分析中的基本原理  23-27
第三章 接触问题有限元的基本原理  27-42
  §3.1 接触问题有限元解的基本概念  27-30
  §3.2 接触问题的有限元求解方法  30-35
    3.2.1 直接迭代法  30-32
    3.2.2 数学规划法  32
    3.2.3 接触约束算法  32-35
  §3.3 ABAQUS程序中的接触有限元模型  35-42
    3.3.1 接触算法的流程  36-37
    3.3.2 从属和主控表面的定义  37-38
    3.3.3 接触探测  38
    3.3.4 接触面间的相互作用  38-42
第四章 钢筋混凝土非线性有限元分析实例  42-55
  §4.1 钢筋混凝土正方形板有限元分析实例  42-47
    4.1.1 材料数据及参数取值  43
    4.1.2 建立有限元模型  43-44
    4.1.3 有限元计算结果与分析  44-47
  §4.2 钢筋混凝土简支梁有限元分析实例  47-53
    4.2.1 材料数据及参数取值  47-48
    4.2.2 建立有限元模型  48-49
    4.2.3 有限元计算结果与分析  49-53
  §4.3 本章小结  53-55
第五章 钢筋混凝土简支空心板板端应力集中分析  55-80
  §5.1 钢筋混凝土简支梁桥梁结构的力学分析  55-60
    5.1.1 钢筋混凝土简支桥梁结构工程概况  55-56
    5.1.2 各国桥梁汽车荷载作用比较及作用效应的组合  56-60
  §5.2 空心板有限元模型的建立  60-62
    5.2.1 材料数据及参数取值  60-61
    5.2.2 边界条件的处理  61
    5.2.3 接触模拟  61-62
    5.2.4 有限元网格的划分  62
  §5.3 该简支空心板跨中截面有限元分析结果比较  62-69
  §5.4 板端应力分析  69-73
  §5.5 接触应力分析  73-79
  §5.6 本章小结  79-80
第六章 结论与展望  80-82
  §6.1 结论  80
  §6.2 展望  80-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
在校期间发表论文  87

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 板
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