混凝土直接剪切试验的非线性有限元分析 李 翠，车 轶，仲伟秋 (大连理工大学建设工程学部，辽宁 大连 116024) 摘 要：在一组钢筋混凝土 z型试件直接剪切试验的基础上，采用有限元通用程序 DIANA，对其受力过程和破坏机理进行模 拟分析，并与试验结果进行对比，验证了弥散裂缝模型也适用于破坏时只有少量主要裂缝的情况，并对基于弥散裂缝概念的 旋转裂缝模型、固定裂缝模型和多方向固定裂缝模型进行比较 ，给出了剪切荷载作用下混凝土开裂模型的选取建议，可供类 似的钢筋混凝土有限元分析参考。 关键词：DIANA；Z型试件；裂缝模型；有限元分析 中图分类号 ：TU375 文献标识码 ：A 文章编号 ：1008—1933(2011)O3—008—03 Nonlinearfinite elementanalysisofreinforced concretedirect．sheartests LICui．CHE Yi．ZH0NG W eiqiu (FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversity ofTechnology，Dalian 116024，China) Abstract：A groupof…Z ’typepush—of specimenshave been carried outaresimulated byusing the finite elementanalysissoftware DIANA inthisarticle．Theanalysisfocuseson the sheartransferan d failure mechanism ofthe specimens．The simulation resultsare comparedwiththeexperimentones，which verify thatthe smeared crack modelalso applytothe study ofthe problems involving the progressionofthefew cracks．Simultaneouslythe comparative an alysisamong therotatingcrack model，fixed crack modeland multi- directional fixed crack modelisdone，and some suggestionsaboutchoosingthecrackmodelofthereinforcedconcreteundertheshear load aregiven，hopingbehelpfulforthescholarsinthisfield． Keywords：DIANA； Z’typepush-of specimens；crack model；finiteelementan alysis 0 前 言 钢筋混凝土非线性有限元法是对复杂钢筋混凝 土结构进行应力分析的有效方法。混凝土开裂引起 周围应力 的突然变化和刚度降低是导致钢筋混凝土 非线性的重要因素 。在有限元分析 中常用的裂缝处 理方式有两种 ：分离裂缝模 型和弥散裂缝模 型。分 离裂缝模型在开裂位置设置界面单元描述裂缝形成 的非连续位移场 ，需重新划分单元 和节点 ，计 算量 大…。弥散裂缝模型假定 混凝 土开裂后材料 仍然 是连续的，由裂缝引起 的位移场 的非连续性通过材 料软化本构关系和修正单元刚度来实现 ，是一种应 用较广泛 的裂缝处理方式。一般认为分离裂缝模型 适用 于素 混凝 土 和破 坏 时形 成少 量 主裂 缝 的情 况-2J，弥散裂缝模型则适用 于出现裂缝较多且分布 相对均匀 的钢筋混凝土结构 。然而，Vecchio等采用 基于弥散裂缝模型和修正压力场理论的有限元模型 收稿 日期 ：2010-03-22 作者简介 ：李 翠 (1985一)，女 ，江苏徐州人 ，硕 士研究 生 ，主要从 事 混凝土非线性研究。 基金项 目：国家 自然科学基金项 目(50778034) E—mail：tracy-licui@ hotmail．corn 对无腹筋梁剪切破坏进行分 析 ，同样取得 了较好 的 结果 4。。这 表 明，选 择合适 的开裂应力一应变关 系，弥散裂缝模型同样适用于破坏时只有少量主要 裂缝 的情 况 。 与无腹筋梁剪切破坏类似 ，直接剪切试验试件 的破坏也是在剪切面形成一条主要 的贯穿裂缝 ，使 得破坏前裂缝附近的位移场受到强烈扰动。为了考 察弥散裂缝模型是否适合这类 问题 的分析 ，本文利 用 DIANA程序 ，分别采用 3种不 同的弥散裂缝模 型 ，即全应变旋转裂缝模型、全应变 固定裂缝模型和 多方 向固定裂缝模型 ，对最近在大连理工大学完成 的非预裂试 件直接剪切试验 进 行 了分析。探讨 了采用弥散裂缝模型分析这类 由一条或少量主要裂 缝而导致破坏问题 的可行性 ，并 比较 了旋转裂缝模 型、固定裂缝模型和多方 向固定裂缝模型 的计算效 果 ，本文的研究为采用非线性数值分析方法研究混 凝土剪力传递性能提供了新的途径 。 1 弥散裂缝模型 DIANA程序 中弥散裂缝模型主要有全应 变裂 缝模型和多方向固定裂缝模型。全应变裂缝模型是 在 Vecchio和 Collins提出的修正压力场理论的基础

因本站资料资源较多，启用了多个文件服务器，如果浏览器下载较慢，请调用迅雷下载，特别是超过了5M以上的文件！请一定调用迅雷，有时候速度就会飞起哦，如果您的浏览器自动加载了PDF预览，文件太大又卡死，请按下载说明里的把PDF插件关闭了就可以直接下载，不会再预览了！