混凝土与组合结构退化梁非线性有限元[向天宇，童育强著]2014年

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发布时间：2022-03-07

资料介绍

众所周知,对于绝大多数固体力学问题,一般很难直接获得解析解。寻求这
些问题的数值解,是科学工作者和工程技术人员一直致力解决的问题。自20世
纪60年代有限元法被正式提出以来,经过不同时期学者的发展,这-方法已成
为解决固体力学问题最行之有效的数值方法.被广泛应用于工程结构的设计与
分析。尤其是最近30年,由于计算机技术的飞速发展,有限元方法成为了与理
论分析和试验研究并列的科学研究和工程设计手段,在结构工程及相关学科的
科学研究和工程设计中具有举足轻重的地位。
在土木工程的结构分析中,会涉及大量的非线性问题,这里面主要包括材料
非线性问题与几何非线性问题。对于钢筋混凝土结构,材料非线性主要由混凝
土的开裂和压溃、钢筋的塑性流动以及钢筋与混凝土之间的黏结滑移等引起,在
这些情况下,材料的应力与应变关系不再服从胡克定律。所谓几何非线性,是指
结构出现大位移及大转角变形时,应变和位移表现为非比例关系。自有限元法
开始应用于工程结构分析之日起,各国学者都在寻求应用有限元法解决工程结
构中出现的各种非线性问题的方法。
混凝土结构的材料非线性有限元分析研究始于20世纪60年代。1967 年，
Ngo和Scordelis把线性有限元方法引人到混凝土结构分析中,同时在开裂路径
上预设虚拟弹簧模拟混凝土的开裂过程.开创了混凝土结构非线性有限元分析
之先河”。1968 年. Nisson将钢筋和混凝土之间的非线性黏结关系和混凝土的
非线性应力应变关系引人有限元分析，进一- 步拓展了这一问题的研究思路21。
Zienkiewiez领导的有限元研究小组将等参单元用于钢筋和混凝土的组合单元，
在提出一个适合于混凝土的屈服准则的同时.建立了基于塑性增量理论的混凝
土本构关系模型']。1982年,美国土木工程师学会( American Society of Civil
Engineers,简写ASCE)组织编写了《钢筋混凝土有限元分析的技术现状报告》，
内容涉及混凝土的本构关系与破坏理论、钢筋模拟、混凝土与钢筋黏结滑移的描
述、混凝土的裂縫模型与裂缝面上的剪力传递、混凝土时变效应与非线性动力分
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混凝土与组合结构遇化梁非线性有限元
析等多方面内容'。在20世纪70~80年代,各国学者在混凝土三维本构关系
模型.非线性有限元分析技术.裂缝处理等方面开展了大量卓有成效的研究工
作,极大地推动了这一-领域的研究进展(3]。
钢筋混凝土结构材料非线性有限元分析技术的出现,为钢筋混凝土结构行
为的研究提供了一种与结构试验可相辅相成的研究手段。具体来讲,钢筋混凝
土结构非线性有限元分析方法具有以下几个方面的技术特点:
(1)进行钢筋混凝土结构非线性有限元分析,可以提供大量结构全过程反
应信息,如结构位移、钢筋与混凝土应力和应变的变化、混凝土压溃、钢筋塑性流
动、钢筋与混凝土黏结滑移以及结构的破坏荷载等。
(2)可以从本质上对结构进行比较全面的研究,为设计提供更为可靠的
依据。
(3)有限元分析可以改进试验研究方法并取代一部分试验.易于对影响结
构性能的重要参数做系统的研究。
(4)非线性有限元分析还为传统试验方法难以研究的大型复杂混凝土结构