鋼筋混凝土結構多尺度建模與數(shù)值分析.pdf

1、結構多尺度有限元分析是指通過一定的方法將計算效率較高的粗糙單元與計算精度較高的精細單元在同一個模型中耦合，從而使整個結構的反應分析達到精度與計算效率之間的一種平衡，且該方法也是一種能為大型工程結構提供分析局部構件破壞的方法。結構多尺度模擬與分析在工程上具有深遠意義，應該受到更多的關注，是一個具有巨大挑戰(zhàn)性的研究課題和領域。本文采用通用有限元軟件ABAQUS，在軟件中實現(xiàn)了精細單元與粗糙單元之間的界面耦合及變形協(xié)調(diào)，并通過算例驗證了耦合方

2、法的實用性和精確性。主要做出了以下幾方面的工作:
　　(1)對不同情況的多尺度建模與數(shù)值分析進行嘗試，包括同類型不同尺度單元模型的耦合分析與不同類型單元模型的耦合分析。簡單介紹了不同情況下耦合方式以及通用有限元軟件ABAQUS中各類耦合手段的特點以及使用方法。通過不同的耦合命令來實現(xiàn)局部精細單元和整體結構粗糙單元耦合的多尺度計算。并且通過簡單的算例，分別驗證了耦合的精度和效率。
　　(2)研究了不同單元在ABAQUS中模擬的

3、不同情況，討論了關于不同單元混凝土本構選擇，鋼筋模擬等問題。實現(xiàn)了混凝土構件多尺度建模與分析，為后續(xù)的大型結構多尺度數(shù)值分析打下了理論基礎。利用第二章所介紹的耦合方式對多尺度混凝土構件的模擬進行嘗試，以某一懸臂梁結構為算例分析。模擬結果理想，各模型時程曲線變化趨勢基本一致，多尺度模型上各節(jié)點的參數(shù)值與精細模型上的節(jié)點參數(shù)值更為接近，并且多尺度模型的計算時間相對精細尺度模型有所減少。
　　(3)舉例說明了實際工程中多尺度分析方法的應

4、用，分別對平面框架模型和剪力墻結構模型進行了多尺度模擬，給出了這兩種結構不同尺度的模型地震反應下的時程分析，比較驗證了多尺度模型的精度。討論了關鍵構件節(jié)點選取，局部損傷分析等問題。平面框架模型中，以梁單元來模擬梁柱，分析后找出關鍵構件、節(jié)點以實體單元模擬，高層混凝土剪力墻結構的模擬過程中，以梁單元來模擬框架梁柱等，板殼單元來模擬板、墻等構件，關鍵構件仍以實體單元模擬。耦合方式并非單一的一種，仍采用第二章所述內(nèi)容進行界面連接。對多尺度模型