DIANA-循环荷载试验中的钢筋混凝土结构非线性分析.pdf
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1、1循环荷载试验中的钢筋混凝土结构非线性分析主讲人:贾明杰2017.9.21敦樸文化传播(上海)有限公司目录前川-福浦模型原理介绍1前川-福浦模型验证(应用案例)2DIANA 10.2 功能前瞻323前川-福浦模型原理介绍1为什么需要前川-福浦模型4上期回顾弥散开裂多向固定裂缝模型总应变裂缝模型正交裂缝非正交裂缝 前川模型转动固定割线卸载弹性卸载对于加载-卸载-再加载过程,割线卸载不能体现结构的塑性变形前川-福浦模型原理介绍5弹塑性损伤模型与总应变裂缝模型前川-福浦模型是弹塑性损伤模型(Elasto-Plastic Damage Model)与总应变裂缝模型(Total Strain Crack
2、 Model)的组合。当选择前川-福浦模型时,首先使用的是弹塑性损伤模型,直到积分点位置开裂,之后材料模型变为采用前川开裂混凝土曲线的总应变裂缝模型。弹塑性损伤模型用于模拟素混凝土或钢筋混凝土的经验模型适用于一般尺寸骨料混凝土适用于强度在15 MPa 50 MPa范围内的混凝土(本构模型参照前川开裂混凝土曲线)总应变裂缝模型非正交裂缝模型单积分点最多6条裂缝采用前川开裂混凝土曲线开裂转换为前川-福浦模型原理介绍6前川开裂混凝土曲线受压段加载 c ma=exp0.731 1.25=2071 0.35受压段卸载 c ma,0,ma,0,0=0 0前川-福浦模型原理介绍7前川开裂混凝土曲线受拉段加载
3、 ma=受拉段卸载 ma,0=0 +0=受拉段再加载 0=0.05+0.15 5 0.2=00 0 3=0 +0+前川-福浦模型原理介绍8裂缝再闭合选项裂缝再闭合选项是对受拉段卸载至受压段再加载过程的应力-应变过程修正。无裂缝再闭合裂缝再闭合前川-福浦模型原理介绍9剪力滞留前川-福浦模型与总应变裂缝模型类似,可以使用多种剪力滞留模型。Maekawa Contact Density model中裂缝处的剪切应变与法向应变是耦合的。Maekawa Contact Density modelMaekawa Contact Density model with Decay of Shear Trans
4、ferConstant StiffnessMulti-linear shear stress-shear strainMulti-linear shear retention-shear strainDamage basedMulti-linear shear retention-normal crack strainAl-Mahaidi shear retentionMaekawaContact Density model=21+2 0.850.15130.99 0.9 0.9=3.83=21+2前川-福浦模型原理介绍10横向损伤影响对于开裂混凝土,垂直于主压应力方向的主拉应变会降低混凝土的
5、抗压强度。所以混凝土抗压强度fp不仅是其所经历过的最大压应变的函数,同时也是横向受拉损伤的函数。cr=,12+,22由横向损伤引起的强度折减系数可以表示为:DIANA中可选择的横向损伤影响类型:强度无折减Vecchio and Collins 1993多段线图表Japan Society of Civil Engineers(JSCE)201211前川-福浦模型原理介绍泊松比下降在主应力方向的裂缝坐标系下仍然可以考虑由泊松比下降的情形。当混凝土进入开裂状态后,泊松比的影响减小,泊松比变为正交异性以适应这一特点。12前川-福浦模型原理介绍前川-福浦模型与总应变裂缝模型的对比相同点均采用弥散裂缝模
6、型单条裂缝行为一致不同点前川模型初始为弹塑性损伤模型,裂缝出现后变为开裂混凝土模型;总应变裂缝模型始终为开裂混凝土模型。前川模型允许单一积分点存在最多6条非正交裂缝;总应变裂缝模型最多存在3条正交裂缝。在下列情况下前川-福浦模型相较于总应变裂缝模型可以更真实地描述混凝土的失效主压应力加载到失效前,结构中无裂缝或者只有较小裂缝使用实体单元的三维模型受复杂循环荷载作用13前川-福浦模型验证214前川-福浦模型验证单轴行为压缩 拉伸拉伸 压缩15前川-福浦模型验证单轴行为压缩 拉伸拉伸 压缩在DIANA中使用桁架模型进行单轴拉压试验,得到与理论模型一致的结果。16前川-福浦模型验证6方向裂缝测试使用
7、单个8节点单元对DIANA中的前川-福浦模型进行测试,结果与理论模型一致。Step 1Step 2Step 3&5Step 417前川-福浦模型验证剪力壁板测试使用单个4节点壳单元进行剪切测试并与试验结果对比,二者吻合度良好。试验结果DIANA计算结果单个单元剪切测试18前川-福浦模型验证循环荷载作用下的混凝土板测试对四周支撑的钢筋混凝土板施加横向循环荷载,前川-福浦模型计算结果与实验结果吻合度非常高。DIANA有限元模型参考文献中结果DIANA计算结果与文献结果对比19前川-福浦模型验证剪力墙测试对剪力墙施加横向循环荷载,DIANA计算结果与试验结果在趋势上保持一致,在负方向上,第二循环计算
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