收稿日期基金项目上海市教育委员会科研资助项目(3Q)作者简介齐良锋(3),女,副教授,博士文章编号:1671-7333(2008)02-0133-03
连续墙梁的非线性有限元分析
齐良锋1,简 浩2
(1.上海应用技术学院土木建筑与安全工程学院,上海 200235;2.上海岩土工程勘察设计研究院有限公司,上海 200002)
摘要: 由于墙梁受力情况复杂,在墙梁结构设计过程中,以有限元分析为基础是十分重要的。
采用单元整体式模型、非线性材料本构关系及分布裂缝模型建立连续墙梁非线性有限元模型,
并将计算结果与试验结构进行比较,二者吻合较好,说明此模型可以为墙梁结构的设计提供有限元基础分析。
关键词: 连续墙梁;有限元;非线性
中图分类号:TU375.1 文献标识码:A
NonlinearFiniteElementanalysisofContinuousWall2Beams
QILiang2feng1,JIANHao2
(1.SchoolofCivilConstructionandSafetyEngineering,ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai200235,China;2.ShanghaiGeotechnicalInvestigations&DesignInstituteCo.Ltd.Shanghai200002,China)
Abstract:Duetocomplexityofthewall2beam’smechanicalcharacteristics,itisimportantthatthedesign
ofwall2beambasedonfiniteelementanalysis.Thispaperhasestablishednonlinearfiniteelementanalysis
modelofcontinuouswall2beambyadoptingthewholeunitmodel,nonlinearmaterialconstitutiverelation
超静定预应力混凝土梁非线性有限元分析
摘要：从延性理论出发，推导出满足承载能力要求的弯矩调幅限值的延性表达式，在弯矩调幅系数的取值上，考虑了使用阶段裂缝宽度限值的影响，提出了弯矩调幅系数的建议公式。借助ansys对预应力混凝土超静定梁进行全过程受力分析，将有限元计算结果与试验相验证，并分析了塑性铰的形成及弯矩重分布对极限承载力的影响。
关键词：预应力混凝土；非线性；延性；有限元
中图分类号：tu528.571 文献标识码：a文章编号：
abstract：embarks from the ductility theory, infers
satisfies the bearing capacity request the bending moment
amplitude modulation limiting value ductility expression, in
the bending moment amplitude modulation coefficient’s value,
had considered the operational phase crack opening limiting
value’s influence, proposed the bending moment amplitude
modulation coefficient suggestion formula. with ansys
statically indeterminate prestressed concrete beams whole
process of stress analysis, finite element calculation
results with the experimental validation, and has analyzed
plastic hinge’s formation and the bending moment heavy
1基于ANSYS的核电厂安全壳结构的 非线性有限元分析 孙 锋 .环境保护部 核与辐射安全中心, 北京 100082 摘要：对核电厂预应力混凝土安全壳结构进行了内压作用下的非线性有限元分析。详细介绍了ANSYS中的混凝土单元SOLID65及混凝土材料的本构关系，并对非线性求解过程中影响收敛的因素进行了分析。以福清核电厂5、6号机组内层安全壳为工程实例进行有限元计算，1.5 m至3.0 m标高范围内的径向位移大于其它高度的径向位移，标高2.0 m左右的径向位移最大；内压加至0.5MPa，模型结构仍处于受压状态，满足使用要求。分析表明，福清核电厂安全壳结构在设计内压作用下是安全的，可为安全壳整体性试验提供参考。 关键词：ANSYS；SOLID65单元；安全壳结构；非线性分析；本构模型 Nonlinear finite element analysis of containment structure in nuclear power plant based on ANSYS Abstract: Nonlinear finite element analysis of nuclear power plant prestressed concrete containment structure subjected to internal pressure is carried out. solid65 element and constitutive model of concrete in ANSYS are introduced in details, and solution controls methods are put forward . In numerical simulation, The radial displacement between 1.5m and 3.0m model height is larger than that at other level, and the radial displacement at about 2.0m height is the maximum. Because of prestressing, the model structure is under compression till internal pressure is up to 0.5MPa，and it satisfies the design requirement. Analysis of the model structure shows that the containment is safe under the given inner pressure，which can contribute to the integrity test of concrete containment structure. Key words: ANSYS; solid65 element; containment structure; nonlinear analysis; constitutive model 1 前言 我国已建核电厂安全壳均为预应力钢筋混凝上结构。安全壳结构的主要用途是屏蔽发生基准失水事故时产生的辐射物质，防止外物的袭击等，具有承受内压并不出现混凝上裂缝的能力。为保证安全壳正常运行，在启动反应堆前，须进行整体性能试验，试验
ｌ建筑与结构设计 ｔＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｅｓｌ扣 【文章编号ｌ １００７．９４６７（２０１０）０２．００３４—０３ Ｈ Ｒ Ｂ４ＯＯＭ ｐａ钢筋陶粒混凝土受弯梁 性能试验及其非线性有限元分析 一王保永－，左治武ｚ （１冲石化河南石油勘探局勘察设计研究院，河南南阳４７３１３２；２冲石化河南油田工程建设有限公司，河南南阳４７３１３２） 【摘要】采用有限元法对陶粒钢筋混凝土梁进行非线性分析， 是对有限的试验研究的有效补充和进一步深入探讨。根据陶 粒混凝土梁的试验结果，建立了合理的三维有限元模型，对陶 粒混凝土梁的抗弯性能进行了非线性有限元分析。计算得到 的开裂载荷、极限载荷和载荷一挠度曲线与试验吻合较好，可 以有效地模拟陶粒混凝土梁的抗弯性能。基于已建模型，可通 过改变材料种类、配筋率、陶粒混凝土强度和钢筋屈服强度等 参数，以进一步研究陶粒混凝土梁的抗弯性能规律。 【关键词】陶粒混凝土；非线性有限元；抗弯性能 【中图分类号】Ｔｕ６１０ 【文献标志码】Ａ Ｎｏｎ．１ｉｎｅａｒＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓＯｆｔｈｅＦｌｅｘｕｒａｌ Ｈｉ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｅｒａｍｓｉｔｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｂｃａｍ ＷＡＮＧ Ｂａｏ—Ｙｏｎｇ，ＺＵＯＺｈｉ—ｖｃｕ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｈ１ｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅｔｈｅ ｃｅｒａｍｓｉｔｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍｗａｓｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｅｓｔｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆｃｅｒａｍｓｉｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍ ．ａ ３．Ｄ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｃｅｒａｍｓｉｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｒａｃｋ １ｏａｄ．ｕｌｔｉｍａｔｅ ｌｏａｄ ａｎｄ ｌｏａｄ—ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｓｈｏｗｅｄ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌｃｅｒａｍｓｉｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ，ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｓｉｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍ ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｓｔｅｅｌ ｂａｒ ｒａｔｉｏ，ｃｅｒａｍｓｉｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓ￣ｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｅｅｌｂａｒｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｃｅｒａｍｓｉｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ；ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌｂｅｈａｖｉｏｒ １引言 陶粒混凝土因具备轻质、高强、抗震、抗渗这些 优点，在我国高层建筑、大跨度结构和海港码头等工 程中的应用日益增多，但对于陶粒混凝土构件性能 的研究及其工程应用却较少或滞后。我国国内目前 只有少数单位研究过陶粒混凝土构件的某些力学性 能。苏州科技大学为了配合轻骨料设计规程的修订 进行过６根陶粒混凝土梁和２根普通混凝土梁的试 验；广西大学进行过一系列陶粒混凝土构件的试验； 武汉理工大学为了轻骨料混凝土在桥梁中的应用， 进行过不同强度的６根陶粒混凝土梁和１根普通混 凝土梁的试验【 ￣４］。随着高强钢材的使用，研究配置 ＨＲＢ４００Ｍｐａ钢筋的陶粒混凝土梁受力性能，对于高 强钢筋陶粒混凝土力学性能的研究及其推广使用具 有重要的意义。本文在试验研究的基础上，采用 Ａｎｓｙｓ对高强钢筋陶粒混凝土梁进行数值模拟，并和 试验结果做了对比，误差在１０％以内，表明本文有限 元的建模及参数的选取是合理的，数值模拟是有效 的，能够反映出试验梁受弯的力学性能。并在此基础 上采用已建模型，改变模型的相关参数，对陶粒混凝 土梁受弯性能及其影响与规律进行了分析研究。 ２ ＨＲＢ４ＯＯＭｐａ钢筋陶粒混凝土梁的试验内容 为了研究ＨＲＢ４００Ｍｐａ钢筋陶粒混凝土梁受力 性能，进行了６根试验梁（４根陶粒混凝土梁，其中１
