空間等效桁架模型有限元的研究與應(yīng)用.pdf

1、空間等效桁架模型單元是一種新的有限單元形式，用來對空間受力問題進(jìn)行有限元分析。傳統(tǒng)的有限單元形式需要構(gòu)造復(fù)雜的形函數(shù)，且在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元分析中，混凝土的本構(gòu)關(guān)系難于選擇，裂縫的處理也比較困難。本文根據(jù)平面等效桁架模型單元的思想推導(dǎo)了一種空間等效桁架模型單元，用來解決空間受力問題，并將其應(yīng)用到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析中。
　　 空間等效桁架模型單元是由八個鉸接點(diǎn)，二十四根二力桿組成的空間桁架單元。這種單元中各根桿件只承受軸力

2、作用，將三維的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)轉(zhuǎn)化為一維的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，受力明確，不必構(gòu)造復(fù)雜的形函數(shù)。將其應(yīng)用到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析時，可以采用單向受力作用下的材料本構(gòu)關(guān)系，單元開裂破壞后容易處理，可以根據(jù)桿件的開裂順序來模擬混凝土的裂縫發(fā)展情況。
　　 本文是在平面等效桁架模型單元的基礎(chǔ)上推廣到了空間等效桁架模型單元，主要做了以下幾個方面的研究：
　　 (1)根據(jù)有限單元的發(fā)展和平面等效桁架模型單元的思想，提出了空間等效桁架模型單元

3、，用來解決空間受力問題；
　　 (2)根據(jù)等效分析，推導(dǎo)了空間等效桁架模型單元中各根桿件的參數(shù)，得到了單元剛度矩陣的表達(dá)式；
　　 (3)編寫了空間等效桁架模型單元的計(jì)算程序，并用所編制的程序?qū)喼Я?、懸臂梁和柱等?shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算；
　　 (4)將空間等效桁架模型單元應(yīng)用到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析中，根據(jù)本單元的特點(diǎn)，選擇了合適的材料本構(gòu)關(guān)系和計(jì)算模式，提出了采用單元桿件的開裂順序來模擬混凝土裂縫這種新的有限元