DIANA-循环荷载试验中的钢筋混凝土结构非线性分析.pptx
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1、1循循环环荷荷载试验载试验中的中的钢钢筋混凝土筋混凝土结结构非构非线线性分析性分析主讲人:贾明杰2017.9.21敦樸文化传播(上海)有限公司目目录录前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍前川前川-福浦模型福浦模型验证验证(应应用案例)用案例)DIANA 10.2 功能前瞻功能前瞻123231前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍4为为什么需要前川什么需要前川-福浦模型福浦模型上期回上期回顾顾弥散开裂多向固定裂缝模型总应变裂缝模型正交裂缝转动固定非正交裂缝 前川模型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5前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍弹弹
2、塑性塑性损伤损伤模型与模型与总应变总应变裂裂缝缝模型模型前川-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 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。弹弹塑性塑性损伤损伤模型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)总应变总应变裂裂缝缝模型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
3、凝土曲线开裂转换为 =+6前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍前川开裂混凝土曲前川开裂混凝土曲线线受压段加载 c ma =exp 0.731 1.25=2071 0.35受压段卸载 c ma,0,ma,0,0 =0 07前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍前川开裂混凝土曲前川开裂混凝土曲线线受拉段加载 ma =受拉段卸载 ma,0 =0 +0=受拉段再加载 0=0.05+0.15 5 0.2 =0 0 0 3 =0 +0+8前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍裂裂缝缝再再闭闭合合选项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
4、 =3.8 1+9前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍剪力滞留剪力滞留前川-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 TransferConstant StiffnessMulti-linear shear stress-shear strainMulti-linear shear retention-shear strai
5、nDamage basedMulti-linear shear retention-normal crack strainAl-Mahaidi shear retentionMaekawaContact Density model 21+2 =0.850.15130.99 0.9 0.9=3=2210=,21+22前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍横向横向损伤损伤影响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。由横向损伤引起的强度折减系数可以表示为:cr=DIANA中可选择
6、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前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍泊松比下降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前川前川-福浦模型原理介福浦模型原理介绍绍前川前川-福浦模型与福浦模型与总应变总应变裂裂缝缝模型的模型的对对比比相同点相同点均采用弥散裂缝模型单条裂缝行为一致不同点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
7、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。在下列情况下前川在下列情况下前川-福浦模型相福浦模型相较较于于总应变总应变裂裂缝缝模型可以更真模型可以更真实实地描述混凝土的失效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132前川前川-福浦模型福浦模型验证验证14前川前川-福浦模型福浦模型验证验证单轴单轴行行为为压缩 拉伸拉伸 压缩15压缩 拉伸拉伸 压缩前川前川-福浦模型福浦模型验证验证单轴单轴行行为为在DIANA中使用桁架模型进行单轴拉压试验,得到与理
8、论模型一致的结果。16前川前川-福浦模型福浦模型验证验证6方向裂方向裂缝测试缝测试使用单个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前川前川-福浦模型福浦模型验证验证剪力壁板剪力壁板测试测试使用单个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前川前川-福浦模型福浦模型验证验证循循环环荷荷载载作用下的混凝土板作用下的混凝土板测试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D
9、IANA计算结果与文献结果对比19前川前川-福浦模型福浦模型验证验证剪力剪力墙测试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,第二循环计算结果略低于试验结果。剪力墙有限元模型DIANA计算结果与试验结果对比20前川前川-福浦模型福浦模型验证验证钢钢筋混凝土箱型筋混凝土箱型结结构构测试测试对钢筋混凝土箱型结构施加不同类型的循环荷载,测试前川-福浦模型在模拟构件承受不同类型荷载作用时的效果。箱型结构有限元模型三种不同的循环荷载加载方式21前川前川-福浦模型福浦模型验证验证钢钢筋混凝土箱型筋混凝土箱型结结构构测试测试Box loading条件下,DIAN
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