弹塑性分析输出结果解读(王亚勇 贵阳2015)
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弹塑性分析没那么复杂小编语“三水准抗震设防,两阶段抗震设计”是我国现阶段的基本抗震设计思想。
对建筑结构进行罕遇地震作用下的弹塑性阶段变形验算即与“大震不倒”的第三水准设防目标相对应。
相比于弹性分析,弹塑性分析经常让工程师摸不着头脑。
其实不然,掌握了几个概念后,弹塑性分析也就没那么复杂了。
弹性与弹塑性弹塑性分析与弹性分析的区别主要在三个方面:计算模型、材料本构、计算方式。
弹性分析弹塑性分析计算模型不考虑钢筋钢筋+混凝土材料本构线弹性非线性计算方法静力、CQC等显示或隐式积分弹塑性计算模型弹塑性分析计算模型采用钢筋(型钢)+混凝土的组合模型,考虑钢筋与混凝土材料的共同作用对结构性能的影响。
材料本构关系为非线性本构,不仅考虑材料的弹性模量,还考虑材料的屈服、强化、损伤、破坏等特性。
弹塑性动力时程分析采用显示或隐式积分方式计算。
弹塑性分析模型单元损伤模型地震加载条件弹塑性动力时程分析采用地震波加载,一般超限审查中采用双向或三向地震波加载,主方向地震波峰值一般根据《高规》表4.3.5设定,主方向为水平方向的工况三个方向地震动比值一般为1:0.85:0.65(一般以X或Y向为主方向,特殊情况下还需增加斜交方向工况)。
对于特殊结构还需进行竖向地震为主工况分析,三向比例一般为0.4:0.4:1。
SAUSAGE软件中地震参数设置弹塑性分析软件目前常用的弹塑性分析软件主要有:ABAQUS、Perform-3D、SAUSAGE、ETABS、Midas、EPDA、GSNAP等。
各种软件分析模型及分析方法均有所差别,如下表:分析结果评价弹塑性分析结果主要包括结构整体性能和构件性能两部分。
结构整体性能包括结构弹塑性耗能机制、层间位移角、顶点位移时程、结构层剪力、基底剪力时程等。
结构最大层间位移角一般需满足《抗规》表5.5.5的规定,结构弹塑性基底剪力一般为小震计算结果的3~6倍。
构件性能构件性能主要包括结构各种构件混凝土损伤情况、钢筋和钢材塑性应变情况以及特殊构件变形情况等。
弹塑性弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用
弹塑性分析方法是基于结构的材料和几何非线性性质进行建模和分析的。
通过将结构划分为弹性区域和塑性区域,可以更好地模拟结构在地震
荷载下的行为。
在分析中,通常假设结构的主要构件为弹性,而柱子、墙
体等容易发生塑性变形的构件为塑性。
通过这种划分,可以更准确地计算
结构的变形、应力和内力。
在进行弹塑性分析时,需要首先确定结构的塑性铰点。
塑性铰点是结
构中容易发生塑性变形的位置,通常位于柱子、墙体等受力较大的构件的
连接处。
通过在这些位置设定塑性铰点,可以更准确地模拟结构的塑性变形。
在分析过程中,需要使用弹塑性弹塑性分析方法,根据地震荷载的特
点进行模拟。
地震荷载是具有瞬时性和可破坏性的荷载,结构的响应通常
呈现出非线性和瞬时峰值现象。
弹塑性分析方法可以更准确地模拟地震荷
载作用下结构的非线性行为,并预测结构的瞬时峰值响应。
在进行弹塑性分析时,还需要考虑结构的能量耗散和恢复能力。
地震
作用下,结构的能量会被耗散,而恢复能力不足的结构容易发生破坏。
弹
塑性分析方法可以通过考虑结构的材料和几何非线性性质,更准确地估计
结构的能量耗散和恢复能力,从而提高结构的抗震能力。
弹塑性分析方法在结构抗震分析中的应用具有重要意义。
它可以更准
确地预测结构的变形、应力和内力,为结构的设计和改进提供准确的依据。
通过弹塑性分析方法,可以更好地评估结构的抗震能力和安全性,为地震
区的建筑物提供更稳固和可靠的保障。
弹塑性力学结课报告有限元计算结果的平滑性处理指导教师:***专业:机研-07姓名:李*学号:2007Y*******5摘要有限元法是最重要的工程分析技术之一。
它广泛应用于弹塑性力学、断裂力学、流体力学、热传导等领域。
它的主要特点有:概念清晰,深入浅出。
它既可以在理论上进行深入研究和不断探索,建立相应的数学模型和理论框架,进而扩大其应用领域,提高数值分析精度,从理论上进一步完善,也可以通过非常直观的物理解释去理解,并可方便而现实地求解各类工程实际问题。
它具有很强的适用性,应用范图极其广泛。
目前它不仅能成功地处理线弹性力学问题、非均质材料、各向异性材科、非线性应力应变关系、大变形问题以及各种复杂边界条件问题,而且能成功地求解热传导、流体力学、电磁场、冲压、碰撞、噪声等领域的各类非线性问题。
它具有统一、规范的表达形式。
它采用矩阵形式表达,因此十分便于计算机编程。
然而人们在使用有限元法去解决实际问题时也会遇到一些意想不到的困难。
例如,当人们把应用位移作为基本未知量进行有限元分析时,从结构有限元方程解得的是结构所有节点的位移值(即位移场),而在工程实际中大量要求是应力场,为此要利用公式由节点位移求得单元应力。
但是,应变矩阵是形函数矩阵对坐标进行偏导后得到的矩阵。
这在系统表示的应力场中会出现缺乏平滑性从而导致降低大多数算法的强大功能,并可能在结果中引入不期望的波动现象发生。
目前在选择导致平滑求解的方法和处理不连续的响应方面还缺乏完全规则化的统一的确定模式。
这里讨论一些简单易行而又在一定范围内行之有效的方法。
关键词:有限元法、应力、平滑性处理、外推法有限元计算结果的平滑性处理1.1 本课题主要报告的内容应用位移作为基本未知量进行有限元分析,从结构有限元方程解得的是结构所有节点的位移值(即位移场),而工程实际中大量要求是应力场,为此要利用以下公式由节点位移求得单元应力e B u ε=e e D DB S u u σε===应变矩阵B 是形函数矩阵付N 对坐标进行偏导后得到的矩阵。
elastic-plastic analysis -回复弹塑性分析(elastic-plastic analysis)是一种计算结构变形的方法,它结合了线弹性理论和塑性理论,以提供更准确的结果。
在弹性范围内,材料会按照胡克定律(Hook's Law)的关系产生可逆的应力和应变,而在塑性变形时,材料的应力-应变关系是非线性的,且存在不可逆的变形。
这篇文章将详细介绍弹塑性分析的原理和步骤。
首先,我们来了解一下弹性和塑性的基本概念。
在材料力学中,弹性是指物体在受外力作用后能够恢复到原始形状和尺寸的能力。
弹性变形是可逆的,而且符合线弹性理论,其中应力和应变成正比。
与此相反,塑性变形是不可逆的,物体的形状和尺寸会发生永久性的改变。
弹塑性分析的目标是确定结构在发生塑性变形时的受力和变形特性。
该分析在结构设计和材料选择时发挥着重要作用,因为它可以提供更准确的应力和应变分布,帮助工程师预测结构的行为并进行优化。
弹塑性分析的步骤如下:1. 定义边界条件和加载情况:在进行弹塑性分析之前,需要明确定义结构的边界条件和加载情况。
这包括结构形状、材料参数、载荷类型和位置等信息。
2. 确定初始应变状态:初始应变状态是结构在加载之前的应变分布情况。
根据所选的分析方法,可以使用不同的方法确定初始应变状态。
对于初始静态分析,通常使用预应力法或等效应变法确定初始应变状态。
3. 进行弹性分析:在弹塑性分析中,弹性分析是分析的第一个步骤。
在这一步中,根据弹性理论,确定结构在加载过程中的应力和应变分布。
这可以通过有限元法等数值方法进行计算。
4. 确定屈服准则:屈服准则是确定材料在何时进入塑性变形的依据。
常见的屈服准则包括冯·米塞斯准则和屈服表面准则等。
选择合适的屈服准则可以更好地预测结构的塑性变形。
5. 进行塑性分析:在弹性分析的基础上,引入塑性分析的方法来确定结构的塑性区域。
这可以通过迭代计算的方式,将结构从弹性区域转化为塑性区域。
弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:•什么是塑性•塑性理论简介•ANSYS程序中所用的性选项•怎样使用塑性•塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时,表现为弹性行为,也就是说,当移走载荷时,其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小,因此在ANSYS程序中,假定它们相同。
在应力一应变的曲线中,低于屈服点的叫作弹性部分,超过屈服点的叫作塑性部分,也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性:即然塑性是不可恢复的,那么这种问题的就与加载历史有关,这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件,可能有多个正确的解—内部的应力,应变分布—存在,为了得到真正正确的结果,我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性:塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数,如果塑性应变的大小与时间有关,这种塑性叫作率无关性塑性,相反,与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性,但在大多数静力分析所经历的应变率范围,两者的应力-应变曲线差别不大,所以在一般的分析中,我们变为是与率无关的。
工程应力,应变与真实的应力、应变:塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
材料数据可能是工程应力()与工程应变(),也可能是真实应力(P/A)与真实应变()。
大应变的塑性分析一般采用真实的应力,应变数据而小应变分析一般采用工程的应力、应变数据。
什么时候激活塑性:当材料中的应力超过屈服点时,塑性被激活(也就是说,有塑性应变发生)。
而屈服应力本身可能是下列某个参数的函数。
•温度•应变率•以前的应变历史•侧限压力•其它参数塑性理论介绍在这一章中,我们将依次介绍塑性的三个主要方面:•屈服准则•流动准则•强化准则屈服准则:对单向受拉试件,我们可以通过简单的比较轴向应力与材料的屈服应力来决定是否有塑性变形发生,然而,对于一般的应力状态,是否到达屈服点并不是明显的。
某建筑结构的弹塑性分析与设计研究弹塑性分析与设计是建筑结构工程中的重要研究方向之一、在该研究领域中,主要关注建筑结构在作用力下的弹性行为以及超过弹性极限后的塑性行为。
弹塑性分析与设计的研究内容涉及以下几个方面:1.弹性分析:弹性分析是建筑结构设计的基础,它研究建筑结构在作用力下的弹性变形。
通过弹性分析,可以计算出结构的应力、应变和变形等参数,为结构设计提供基础数据。
2.塑性分析:塑性分析是建筑结构设计中的一个重要环节,它研究超过结构弹性限度后的塑性变形行为。
塑性分析可以揭示结构在超过弹性限度后可能出现的破坏机理,并为结构的抗震性能提供参考依据。
3.塑性设计:塑性设计是建筑结构设计的重要组成部分,它以满足结构性能要求和安全性要求为目标,通过选择适当的材料和截面尺寸,合理布置构件等方式,来满足结构在强震等作用力下的安全稳定性。
4.弹塑性分析与设计方法:弹塑性分析与设计方法是弹塑性研究的核心内容之一、通过选用适当的数学模型、理论基础和计算方法,可以对不同结构在不同工况和作用力下的弹塑性行为进行合理可靠的分析和设计。
在实际应用中,弹塑性分析与设计方法主要用于以下几个方面:1.结构抗震设计:弹塑性分析与设计方法可以用于建筑结构的抗震设计。
通过对结构在强震作用下的弹塑性行为进行合理分析,可以评估结构的抗震性能,并根据需求调整结构的设计参数。
2.结构优化设计:弹塑性分析与设计方法可以用于建筑结构的优化设计。
通过对结构不同设计方案的弹塑性行为进行比较分析,可以找到最优设计方案,使结构在满足性能要求的前提下具有较高的经济性和施工性。
3.结构破坏模式与维修设计:弹塑性分析与设计方法可以用于建筑结构的破坏模式分析和维修设计。
通过对结构在超过弹性限度后的塑性行为进行分析,可以预测结构可能出现的破坏模式,并采取相应的维修措施,延长结构的使用寿命。
4.结构可靠性评估:弹塑性分析与设计方法可以用于建筑结构的可靠性评估。
通过对结构在不同工况和作用力下的弹塑性行为进行多次模拟分析,可以评估结构的可靠性水平,并进一步指导结构的设计和维护。