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    混凝土的本構關系的有限元分析

    發布于:2023-09-24 21:20
    有限元分析

          有限元分析試件ZJ-1、ZJ-2破過程式為:當肩梁承載力接近屈服荷載時,腹板受壓區域出現了屈曲,隨著荷載增大,變形逐漸向斜下方發展,直至出現一條與水平線成大約45°的斜壓帶,引起翼緣屈曲,最終結構由于變形過大而喪失承載能力。具體破壞形式見圖2,荷載位移曲線見圖4。中柱肩梁在荷載作用下,柱受壓翼緣基本未發生破壞,而肩梁腹板發生較大變形;隨著荷載繼續增大,塑性區繼續擴展,最終,肩梁由于腹板變形過大而喪失承載力,中柱肩梁的破壞模式為腹板屈曲而引起截面破壞。
          BJ-1,BJ-2的破壞過程與試件ZJ-1、ZJ-2不同。表現為當肩梁承載力接近屈服荷載時,受壓翼緣發生輕微屈曲變形;隨著荷載增大,腹板受壓區域出現了屈曲,形成了一條與水平線成約45°的斜壓帶,最終結構由于變形過大而喪失承載能力。具體破壞形式見圖3,荷載位移曲線見圖5。邊柱肩梁的破壞由受壓翼緣開始,翼緣發生屈曲后,對腹板的約束減弱,進而腹板發生較大變形,整個截面發生屈服而喪失承載力,邊柱肩梁的破壞模式為翼緣屈曲而引起的截面破壞。
          采用有限元軟件ANSYS進行建模分析,鋼材與混凝土的本構關系根據試驗試件的材性試驗確定,鋼材采用Solid45單元,混凝土采用Solid65單元。Q345鋼的彈性模量E=1.92×105N/mm2,泊松比ν=0.3,屈服強度fy=414N/mm2,極限抗拉強度fu=569N/mm2。Q235鋼的彈性模量E=2.0×105N/mm2,泊松比ν=0.3,屈服強度fy=311N/mm2,極限抗拉強度fu=472N/mm2;混凝土標號為C30,不考慮包辛格效應影響。鋼材與混凝土的本構模型見圖6,有限元模型見圖7。將有限元計算結果與試驗結果進行比較,見圖8和圖9,荷載位移曲線對比見圖10。經過對比可知計算結果與試驗結果能夠較好吻合。鋼管混凝土柱肩梁邊柱高厚比有限元參數分析共設置5個模型(GHB1~GHB5),中柱試件共5個模型(GHZ1~GHZ5)。經有限元計算,邊柱高厚比模型荷載-位移關系對比見圖11,具體數值見表3;中柱高厚比模型荷載-位移關系對比見圖12,具體數值見表4。通過比較發現:邊、中柱肩梁的屈服荷載與極限荷載增加速度隨著高厚比的減小(腹板厚度增加)而減慢。邊柱肩梁腹板厚度每增大2mm屈服荷載增加約152kN;中柱肩梁腹板厚度每增加2mm極限荷載增大約204kN。但隨著高厚比的減小,Py/Pu值逐漸增大,兩者數值逐漸接近,將對結構的安全產生不利影響。


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