联肢剪力墙一种改进单元的有限元计算

论文摘要

计算机作加载全过程仿真分析是用有限元法实现的。本文根据高层建筑结构剪力墙的特点，采用带旋转自由度的三角形墙板简化单元，将其与一维梁单元相组合，建立联肢剪力墙的有限元模型。本文带旋转自由度三角形墙板是在6节点三角形单元的基础上，通过对切向位移一次插值和法向位移二次插值消除了边中间节点，引入了旋转自由度。同时引入了一个待定系数，并由连续介质力学中关于转动分量的定义确定其取值，同时给出了一个附加方程，进而得到一个简洁有效的带有旋转自由度的平面三角形单元。单元推导简单，列式简洁。具体算例表明，此单元无多余的零能模式，仍保持了原有Allman单元的精度，引入的旋转自由度具有连续介质力学关于转动分量的定义。本文采用相关联流动法则的应变硬化弹塑性本构关系，利用ANSYS的UPFs用户程序特性得到单调加载的计算结果。最后本文通过几个经典算例证明了本文所构造的带旋转自由度的墙板单元是准确可行的，所建立的钢筋混凝土联肢剪力墙模型能正确反映其在单向荷载下的变形全过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 联肢剪力墙的破坏模式
• 1.2 剪力墙的计算分析模型
• 1.2.1 微观模型
• 1.2.2 宏观模型
• 1.3 带旋转自由度的平面单元发展
• 1.4 本文的主要工作
• 2 基于旋转自由度单元的生成
• 2.1 六节点三角形单元转动角的引入
• 2.2 坐标变换
• 2.3 转动角的引入
• 2.4 AT3单元的改进
• 2.5 单元OAT3的生成
• 3 联肢剪力墙弹塑性分析
• 3.1 钢筋混凝土非线性分析的关键—混凝土的非线性本构关系
• 3.2 次弹性类正交各向异性本构关系
• 3.3 应变硬化弹塑性本构关系
• 3.4 混凝土裂缝力学模型
• 3.5 混凝土压碎或开裂后的应力释放计算
• 3.6 钢筋的分布模式
• 4 ANSYS二次开发的UPFs分析方法
• 4.1 用户程序特性（UPFs）
• 4.2 UPFs二次开发调试技术
• 4.3 Ansys用户新单元文件说明
• 5 应用改进单元对剪力墙的计算
• 5.1 程序验证算例
• 5.1.1 算例1.COOK问题
• 5.1.2 算例2.纯弯曲问题
• 5.1.3 算例3.旋转自由度的校核
• 5.2 剪力墙的连接计算问题
• 6 结论与展望
• 致谢
• 硕士研究生学习阶段发表论文
• 参考文献