角钢约束混凝土短柱轴压性能的试验研究

论文摘要

随着建筑物的逐渐老化,钢筋混凝土结构构件的安全可靠性己逐渐成为土木工程领域普遍关注的问题。外包钢加固是提高钢筋混凝土结构安全度、减少事故隐患,延长结构使用寿命的有效方法。随着有限元计算理论日趋成熟,有限元分析软件ANSYS己被广泛地应用于各种类型的结构及构件分析;用ANSYS还能够较好地模拟结构受力发展的全过程,从而为试验和工程应用提供参考。本文通过试验,主要研究了在不同截面、不同缀板间距的情况下角钢约束混凝土短柱的极限承载力和变形的变化特性。然后,基于大型有限元分析软件ANSYS,就角钢约束混凝土有限元模型的类型及其中的各种单元和材料的本构关系作了介绍,并结合试验,运用ANSYS软件对角钢约束混凝土短柱进行了三维非线性有限元分析。通过将有限元计算的结果与试验结果的比较分析,说明所选的有限元模型合理,能较好地再现角钢约束混凝土短柱结构的受力状况,进而利用有限元分析结果对结构构件的受力性能和破坏机理进行了分析。由此可见,非线性有限元分析对于减少试验工作,获取可靠数据,扩大工程应用都具有十分重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 绪论
• 0.1 课题研究背景
• 0.2 传统加固方法
• 0.3 结构加固在国内为研究历史和现状
• 0.4 外包钢加固技术优点
• 0.5 外包角钢加固混凝土柱研究应用现状
• 0.6 本文主要工作
• 第一章 角钢约束混凝土短柱试验
• 1.1 试验目的
• 1.2 试件设计
• 1.3 试件的制作
• 1.4 试件材料
• 1.4.1 钢材
• 1.4.2 混凝土
• 1.5 试验加载装置及测量方法
• 1.5.1 试验加载装置
• 1.5.2 试验测量内容
• 1.5.3 测点布置
• 1.6 试验方法
• 1.6.1 试验的加载制度
• 1.6.2 承载力的确定
• 第二章 角钢约束混凝土短柱试验结果及分析
• 2.1 试验的过程及现象
• 2.2 试验数据分析
• 2.3 小结
• 第三章 有限元方法基本理论及在ANSYS 软件中的实现
• 3.1 概述
• 3.2 有限元法的基本思想及分析步骤
• 3.2.1 有限元法的基本思想
• 3.2.2 有限元法的分析步骤和具体做法
• 3.3 非线性有限元的分析方法
• 3.3.1 单元分析
• 3.3.2 整体分析
• 3.3.3 求解非线性方程组
• 3.4 非线性方程组的求解方法
• 3.4.1 增量法（逐步法）
• 3.4.2 迭代法（总荷载法）
• 3.4.3 混合法（增量迭代法）
• 3.5 收敛判断准则
• 3.6 ANSYS 分析问题的基本过程
• 3.7 非线性分析在ANSYS 程序中的实现
• 3.7.1 几何非线性
• 3.7.2 材料非线性
• 3.7.3 ANSYS 中非线性方程的求解方法
• 3.8 小结
• 第四章 角钢约束混凝土短柱三维非线性有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 钢材的材料模型
• 4.2.1 钢材的本构关系
• 4.2.2 钢材单元SOLID45 的性质及应用
• 4.3 混凝土的材料模型
• 4.3.1 混凝土材料的本构关系
• 4.3.2 混凝土的破坏准则
• 4.3.3 混凝土单元的裂缝处理
• 4.3.4 SOLID65 单元的性质及应用
• 4.4 角钢及缀板与混凝土的粘结
• 4.5 角钢约束混凝土短柱的有限元分析过程
• 4.5.1 角钢约束混凝土短柱模型的建立
• 4.5.2 模型网格的划分
• 4.5.3 边界约束和加载
• 4.5.4 求解与后处理
• 4.6 有限元结果分析
• 4.6.1 最大承载力对比
• 4.6.2 荷载—位移曲线分析
• 4.7 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要