基于弧長法和硬化塑性的鋼筋砼非線性三維有限元分析.pdf

1、非線性有限元分析能夠深入認(rèn)識鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受荷后的整體和局部的反應(yīng).本文的研究致力于發(fā)展可用于研究鋼筋混凝土非線性特性的三維有限元分析的計算方法.本文提出了一個鋼筋混凝土三維非線性有限元分析的理論框架,其中特別采用了Ottosen屈服準(zhǔn)則.Ottosen屈服準(zhǔn)則是一個包含所有三個應(yīng)力不變量的四參數(shù)模型,因而能很準(zhǔn)確地描述混凝土的實驗結(jié)果,是可用的較符合實際的模型之一.在硬化塑性問題中,應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系在某一范圍內(nèi)假定為線性;超出這一范圍后

2、材料就開始硬化,并且其應(yīng)力狀態(tài)將隨塑性流動而變化.因此將不再存在一個不變的加載曲面.在塑性流動過程中,后繼加載曲面如何變化取決于硬化規(guī)則.為實現(xiàn)這種硬化過程,提出了新的確定后繼加載曲面的方法.達到峰值應(yīng)變后,材料將開始軟化.使用應(yīng)力空間描述并在非線性分析中包含軟化段的分析一般會導(dǎo)致無法區(qū)別塑性軟化加載和彈性卸載的困難.為克服此困難,一般可采用應(yīng)變空間描述.本文則提出在應(yīng)力空間描述中附加條件的方法來進行塑性加載軟化段的分析.因此,本文采用

3、了經(jīng)過上述改進后的應(yīng)力空間描述,并也探索了在三維非線性分析中實現(xiàn)應(yīng)變空間描述的可能性.混凝土單元采用八節(jié)點等參磚塊單元,這樣能夠有助于較好地表示混凝土材料的特性.本文結(jié)合所提出的材料建模計算方法,使用弧長法來作為解路徑追蹤方法來探索這一前沿領(lǐng)域,以使能對混凝土的三維特性進行描述.這些方法的綜合運用,不僅解決奇異點的問題,而且也解決加載步長的問題,因為在非線性分析中步長通長須很小.在弧長法中,把步長作為一個變量,并且根據(jù)在上一步長中的迭代