DIANA循環(huán)荷載試驗中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性

循環(huán)荷載試驗中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析主講人：賈明杰2017.9.21敦樸文化傳播（上海）有限公司1123前川-福浦模型原理介紹目錄前川-福浦模型驗證（應(yīng)用案例）DIANA

10.2

功能前瞻21前川-福浦模型原理介紹3為什么需要前川-福浦模型上期回顧???多向固定裂縫模型割線卸載彈性卸載轉(zhuǎn)動固定?彌散開裂正交裂縫總應(yīng)變裂縫模型????非正交裂縫

–

前川模型對于加載-卸載-再加載過程，割線卸載不能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的塑性變形4前川-福浦模型原理介紹彈塑性損傷模型與總應(yīng)變裂縫模型前川-福浦模型是彈塑性損傷模型（Elasto-Plastic

Damage

Model）與總應(yīng)變裂縫模型（TotalStrain

Crack

Model）的組合。當(dāng)選擇前川-福浦模型時，首先使用的是彈塑性損傷模型，直到積分點位置開裂，之后材料模型變?yōu)椴捎们按ㄩ_裂混凝土曲線的總應(yīng)變裂縫模型。彈塑性損傷模型總應(yīng)變裂縫模型????用于模擬素混凝土或鋼筋混凝土的經(jīng)驗?zāi)Ｐ瓦m用于一般尺寸骨料混凝土???非正交裂縫模型開裂單積分點最多6條裂縫采用前川開裂混凝土曲線轉(zhuǎn)換為適用于強度在15

MPa~50MPa范圍內(nèi)的混凝土（本構(gòu)模型參照前川開裂混凝土曲線）5前川-福浦模型原理介紹前川開裂混凝土曲線?受壓段加載

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?07前川-福浦模型原理介紹裂縫再閉合選項裂縫再閉合選項是對受拉段卸載至受壓段再加載過程的應(yīng)力-應(yīng)變過程修正。無裂縫再閉合裂縫再閉合8前川-福浦模型原理介紹剪力滯留前川-福浦模型與總應(yīng)變裂縫模型類似，可以使用多種剪力滯留模型。Maekawa

Contact

Densitymodel中裂縫處的剪切應(yīng)變與法向應(yīng)變是耦合的。?

MaekawaContact

Density

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MaekawaContact

DensitymodelwithDecayof

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StiffnessMaekawa

Contact

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?230.9???????9前川-福浦模型原理介紹橫向損傷影響對于開裂混凝土，垂直于主壓應(yīng)力方向的主拉應(yīng)變會降低混凝土的抗壓強度。所以混凝土抗壓強度fp不僅是其所經(jīng)歷過的最大壓應(yīng)變的函數(shù)，同時也是橫向受拉損傷的函數(shù)。由橫向損傷引起的強度折減系數(shù)可以表示為：??cr

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??,1DIANA中可選擇的橫向損傷影響類型：強度無折減?

VecchioandCollins1993多段線圖表?

JapanSociety

of

Civil

Engineers

(JSCE)2012??10前川-福浦模型原理介紹泊松比下降在主應(yīng)力方向的裂縫坐標(biāo)系下仍然可以考慮由泊松比下降的情形。當(dāng)混凝土進入開裂狀態(tài)后，泊松比的影響減小，泊松比變?yōu)檎划愋砸赃m應(yīng)這一特點。11前川-福浦模型原理介紹前川-福浦模型與總應(yīng)變裂縫模型的對比相同點不同點??均采用彌散裂縫模型單條裂縫行為一致?前川模型初始為彈塑性損傷模型，裂縫出現(xiàn)后變?yōu)殚_裂混凝土模型；總應(yīng)變裂縫模型始終為開裂混凝土模型。前川模型允許單一積分點存在最多6條非正交裂縫；總應(yīng)變裂縫模型最多存在3條正交裂縫。?在下列情況下前川-福浦模型相較于總應(yīng)變裂縫模型可以更真實地描述混凝土的失效??主壓應(yīng)力加載到失效前，結(jié)構(gòu)中無裂縫或者只有較小裂縫使用實體單元的三維模型受復(fù)雜循環(huán)荷載作用122前川-福浦模型驗證13前川-福浦模型驗證單軸行為壓縮

→

拉伸拉伸

→

壓縮14前川-福浦模型驗證單軸行為在DIANA中使用桁架模型進行單軸拉壓試驗，得到與理論模型一致的結(jié)果。壓縮

→

拉伸拉伸

→

壓縮15前川-福浦模型驗證6方向裂縫測試使用單個8節(jié)點單元對DIANA中的前川-福浦模型進行測試，結(jié)果與理論模型一致。Step1Step2Step3&

5Step416前川-福浦模型驗證剪力壁板測試使用單個4節(jié)點殼單元進行剪切測試并與試驗結(jié)果對比，二者吻合度良好。單個單元剪切測試試驗結(jié)果DIANA計算結(jié)果17前川-福浦模型驗證循環(huán)荷載作用下的混凝土板測試對四周支撐的鋼筋混凝土板施加橫向循環(huán)荷載，前川-福浦模型計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合度非常高。參考文獻(xiàn)中結(jié)果DIANA計算結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果對比DIANA有限元模型18前川-福浦模型驗證剪力墻測試對剪力墻施加橫向循環(huán)荷載，DIANA計算結(jié)果與試驗結(jié)果在趨勢上保持一致，在負(fù)方向上，第二循環(huán)計算結(jié)果略低于試驗結(jié)果。剪力墻有限元模型DIANA計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比19前川-福浦模型驗證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測試對鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)施加不同類型的循環(huán)荷載，測試前川-福浦模型在模擬構(gòu)件承受不同類型荷載作用時的效果。箱型結(jié)構(gòu)有限元模型三種不同的循環(huán)荷載加載方式20前川-福浦模型驗證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測試Box

loading條件下，DIANA的計算結(jié)果與文獻(xiàn)中試驗結(jié)果吻合度非常高，精確度超過文獻(xiàn)中本身分析方法得到的計算結(jié)果。加載過程中的頂部卡頭位移剪力與X方向?qū)娱g位移角關(guān)系剪力與Y方向?qū)娱g位移角關(guān)系加載過程中的剪力反力21前川-福浦模型驗證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測試Cross

loading條件下，DIANA的計算結(jié)果相較于文獻(xiàn)中的分析結(jié)果，在剪力極值上更接近于試驗結(jié)果。后續(xù)加載周期中剪力極值呈現(xiàn)出試驗中未觀測到的下降趨勢。加載過程中的頂部卡頭位移剪力與X方向?qū)娱g位移角關(guān)系剪力與Y方向?qū)娱g位移角關(guān)系加載過程中的剪力反力22前川-福浦模型驗證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測試Diagonal

loading條件下，DIANA的計算結(jié)果在剪力極值上略微高于試驗結(jié)果，在Y方向剪力上相較于文獻(xiàn)中的分析結(jié)果更接近試驗結(jié)果。后續(xù)加載周期中剪力極值的下降趨勢相較試驗結(jié)果更加明顯。加載過程中的頂部卡頭位移剪力與X方向?qū)娱g位移角關(guān)系剪力與Y方向?qū)娱g位移角關(guān)系加載過程中的剪力反力23前川-福浦模型驗證彎扭作用下的鋼筋混凝土柱測試對鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)施加不同類型的循環(huán)荷載，測試前川-福浦模型在模擬構(gòu)件承受不同類型荷載作用時的效果?；炷林凹虞d示意圖鋼筋混凝土柱有限元模型24前川-福浦模型驗證彎扭作用下的鋼筋混凝土柱測試DIANA的計算結(jié)果在橫向力及扭力極值上與試驗結(jié)構(gòu)有很高的吻合度。DIANA在橫向力計算上，卸載時相對試驗結(jié)果橫向力下降較快，可能是未考慮時變效應(yīng)的影響。橫向力與位移之間關(guān)系扭力與轉(zhuǎn)角之間關(guān)系253DIANA

10.2

功能前瞻26DIANA

10.2

功能前瞻內(nèi)嵌Python版本升級至3.6.1新版理論手冊????采用python3.3版本后的新python語言結(jié)構(gòu)采用python3.3版本后的新python標(biāo)準(zhǔn)庫包簡化了第三方python庫包的安裝過程安全以及性能的提升????DIANA中的建模理念輸出結(jié)果與后處理單元庫、材料庫、分析過程的背景理論對話框中的“Help”按鈕直接鏈接到理論手冊中的相關(guān)章節(jié)27DIANA

10.2

功能前瞻與BIM軟件聯(lián)動的幾何體層級結(jié)構(gòu)當(dāng)幾何模型以STEP/IGES/IFC文件格式導(dǎo)入到DIANA中時，文件中的幾何體層級結(jié)構(gòu)可以得到保存（包括名稱）。28DIANA

10.2

功能前瞻四邊形力荷載四邊形力荷載本質(zhì)上是在四邊形面內(nèi)的分布力，在定義車輛的輪荷載時作用非常明顯。使用這一功能時，加載面不需要印刻至結(jié)構(gòu)體表面，網(wǎng)格劃分時也不考慮其影響，因此用戶在使用時可以避免不需要的網(wǎng)格單元生成。29DIANA

10.2

功能前瞻四邊形力荷載（Example）30DIANA

10.2

功能前瞻3D

移動荷載3D移動荷載使用四邊形力荷載功能，可以用于實體模型或者板殼模型以及二者的組合模型中。每條車道都單獨定義荷載，可定義兩軸及以上車輛類型荷載。車輛路徑通過橋面板內(nèi)的線來確定。用戶可以定義車輛位置移動增量，DIANA對于每一位置的計算自動生成內(nèi)部荷載工況。31DIANA

10.2

功能前瞻3D

移動荷載（Example）32DIANA

10.2

功能前瞻Drucker-Prager和Mohr-Coulomb模型前川粘聚力硬化前川開裂混凝土曲線現(xiàn)在可以用于這兩種基于剪切的彈塑性模型，允許在多向固定裂縫模型中使用前川受壓軟化曲線。33DIANA

10.2

功能前瞻Kelvin/Maxwell粘彈性模型加入DIANA中的粘彈性模型可以和總應(yīng)變裂縫模型組合使用。34DIANA

10.2

功能前瞻粘結(jié)滑移鋼筋中加入JSCERH模型JSCEStandard

Specification

for

ConcreteStructures2012

塑性模型是模擬鋼筋循環(huán)荷載下行為的特殊模型。這一模型在DIANA

10.1中加入到嵌入式鋼筋中，現(xiàn)在可以用于粘結(jié)滑移鋼筋中的桁架單元。JSCE塑性模型可以定義為“Reinforcements

andpilefoundations”單元類型以及粘結(jié)滑移鋼筋材料模型。35DIANA

10.2

功能前瞻用戶自定義材料模型用戶自定義的粘結(jié)滑移模型：DIANA

10.2中提供了新的用戶自定義子程序以定義粘結(jié)滑移鋼筋和嵌入式樁單元的界面行為。在這一用戶程序中將定義界面在滑移方向和垂直于樁/鋼筋方向的非線性應(yīng)力。界面處的應(yīng)力可能與采用界面單元坐標(biāo)系的母單元的應(yīng)力相關(guān)。這一新的用戶自定義程序命名為USRBSL

。