钢筋混凝土结构损伤及其数值模拟方法-结构工程专业论文.docxVIP

制筋混凝}站构损伤及)t数值模拟方法：中文摘要 束11，：¨济人学中I占坝1．学位论文 钢筋混凝土结构损伤及其数值模拟方法 摘要 作为一种新兴的研究方法，损伤理呛已经被Jl泛的应_Lfj Ji利刳的力学特性巡化刊损伤行 为研究。在对材料微观结构的准确把握的基础上，通过引入损伤变量对微观破坏过程进行描 述，连续损伤力学可以准确的对工程结构材料的力学性能发展进行预测。在过之三十年中， 我们目睹了损伤力学的快速发展，也认识到了它在混凝土结构分析领域的广阔前景，冈此， 本文试图通过基于损伤力学的数值分析方法，对钢筋混凝土耋吉构的：[作性能雨i损伤过程进行 模拟。 自从上个世纪60年代末开始，Ngo和Scordelis以及Rashid已经开始将数值分析方法应 』{】于混凝士结构的开裂分析当中。在前者的工作中，当单元节点力超过限值后，便会在该节 点形成新的边界并且重新划分网格(离散裂缝模型)；而在后者的方法中，裂缝被形象的标 记在了积分点上．一日某个积分点的值达到限值．便会退出工作，但是有限元域的连续性被 保留了r来(弥散裂缝模型)。正是弥散裂缝模型的上述特性，使得连续损伤力学可以与之 紧密的结合，并应用于混凝土结构的刚度退化和开裂损伤过程的模拟。从数值分析的角度上 来说，这种结合避免了裂缝分析过程中，离散有限元求解域的种种限制，给出更加符合通用 有限元科序的求解过程。 本文的主要目的在丁，给出一个可以描述钢筋混凝十结构白裂缝产生开始，直到裂缝聚 合形成大范围损伤，并最终破坏的有限元方法。同时开发能够实现下述要求的有限元结构分 析软件： 将非局部损伤模型应用于结构数值分析之中，避免由于网格敏感性和应变局部 化问题得到火实的应变和损伤模拟结果，同时针对不同尺度的待分析结构，考 虑尺寸效应对损伤变量的影响： 2 采用弥散裂缝模型对结构单元的开裂和损伤过程进行初步定位，并且无需刘网 格进行过多处理： 3 将通常采用的钢筋杆单元与粘结单元进行静力凝聚，在不增加有限元分析规模 的前提r，考虑钢筋和粘结滑移效应对结构分析结果的影响。 为了实现上述的日标，本文准辐了人量考虑钢筋混凝土结构损伽模拟的算例，其中包括 混凝土轴拉试件模拟．尺寸效应模拟以及四点受弯钢筋混凝土梁模拟。通过对这些分析结果 的研究，证实了本文有限元程序的有效性和准确性。同H十．在实现此次数值模拟的过程中， 本文还考虑了非局部损伤分布函数的引入，并实现了尺寸效应的初始损伤变量的数值表丛， 使得虽终的分析结果避免受到网格划分尺度和分析结构尺度的影响，有着较好的实删价值。 关键词： 钢筋混凝土结构结构有限元分析损伤力学 断裂力学 尺寸效应 网格敏感性府变局部化什局部模型澍凝十轴拉试什四点受弯钢筋泄凝{：粱  型堑塑塑±垫塑些塑：些!!垫堕竖型查兰：茎兰垫竺 生!!：：型鲨查兰坐堕些!：：：!三!兰堡塞 Numerical Simulation ofReinforced Concrete Structures via Continuum Damage Mechanics Abstract Derived from the conventional constitutive theories，continuum damage mechanics(CDM)has been utilized extensively to simulate the progressive degradation of the mechanical propeaies of materials，so called damage process，caused by mierocracking．Mierodefects are represented at tile level of microscopic level by damage variables．Consequently,CDM often involves tile damage effect variables and tile eriective stress／strain concepts．In the past three decades，we witnessed a numbel of great developments in CDM There is also an incleasing inleresl in simulating tile nonlinear behavior of concrete structures through this metbod In the late 1960s，nmnerieal modeling of cracking in concrele was first studied in the