基于基体—夹杂型复合材料的密肋复合墙体等效弹性抗侧刚度的研究

论文摘要

随着改革开放的不断深入,作为全面建设小康社会的一个重要标志——住宅建设发展迅猛。密肋壁板结构作为一种新型节能住宅结构体系,有着很好的发展前景。然而在新结构体系不断的发展应用过程中,许多内容仍需不断的研究、完善与补充。本文在总结课题组前期研究工作的基础上,针对传统复合材料等效弹性板模型在求解墙体有效弹性常数中存在的不足,提出了基于基体一夹杂性复合材料的密肋复合墙体等效弹性板模型,并借助细观力学有限元分析方法,对本文提出的计算模型进行了验证。最后利用正交各向异性弹性力学理论推导了密肋复合墙体的弹性抗侧刚度的实用计算公式,完成的主要工作如下:1、结合密肋复合墙体的构造特点,建立了墙体的基体——夹杂型复合材料模型,将宏观上连续分布的混凝土肋梁和肋柱看作基体,将嵌固于混凝土肋梁和肋柱中的砌块看作夹杂,借助复合材料细观力学理论,推导了墙体有效面内剪切模量的计算公式。2、借助细观力学有限元分析方法对密肋复合墙体进行了弹性内力分析,就求解密肋复合墙体宏观有效弹性模量中的若干问题,主要包括代表性体积单元的选取以及所施加边界条件的确定等问题进行了探讨,建立了适用于密肋复合墙体的细观力学有限元模型,以作为各种解析解的重要补充。3、在弹性阶段,利用正交各向异性弹性力学理论,考虑轴压比、肋柱划分方式及墙体底部连接方式对墙体抗侧刚度的影响,提出了密肋复合墙体抗侧刚度的实用计算公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 细观力学研究概述
• 1.2.1 细观力学模型综述
• 1.2.2 多相夹杂问题和复杂形状夹杂
• 1.2.3 空间分布和相互作用问题
• 1.2.4 数值方法和伪面力法问题
• 1.3 本文工作
• 2 密肋复合墙体宏观有效面内剪切模量的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 密肋复合墙体的构造特点
• 2.3 基体——夹杂型复合材料模型的提出
• 2.3.1 复合材料的基本拓扑结构
• 2.3.2 基体——夹杂型复合材料模型的提出
• 2.4 密肋复合墙体宏观有效模量计算的理论基础
• 2.4.1 复合材料有效模量的定义
• 2.4.2 定义的基础及前提条件
• 2.5 有效自洽法（ESCM）和相互作用直推法（IDD）
• 2.5.1 稀疏解的简介
• 2.5.2 有效自洽法（ESCM）和IDD解及精度分析
• 2.6 矩形夹杂Eshebly张量的求解
• 2.6.1 基本概念和原理
• 2.6.2 完美界面下Eshebly问题基本方程
• 2.6.3 完美界面下Eshebly问题弹性场的积分表达式
• 2.6.4 具有均匀本征应变的矩形夹杂Eshebly的求解
• 2.7 密肋复合墙体宏观有效面内剪切模量的计算
• 2.7.1 计算模型的提出
• 2.7.2 有效面内剪切模量计算公式的推导
• 2.8 本章小结
• 3 密肋复合墙板的细观力学有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 细观力学有限元法概述
• 3.3 密肋复合墙体RVE的选取与有限元模型
• 3.4 边界变形约束条件的确定
• 3.5 密肋复合墙体有效模量的计算
• 3.5.1 基本方法
• 3.5.2 数值结果及分析
• 3.6 模型的试验验证
• 3.7 几种求解密肋复合墙体有效模量方法的对比
• 3.7.1 二次单向纤维复合材料模型
• 3.7.2 双向纤维模型的解
• 3.7.3 基体夹杂型复合材料模型
• 3.7.4 各种细观力学方法的对比
• 3.8 本章小结
• 4 密肋复合墙体弹性抗侧刚度的理论分析
• 4.1 引言
• 4.2 均质正交各向异性墙体弹性抗侧刚度公式的推导
• 4.3 密肋复合墙体抗侧刚度公式的推导
• 4.3.1 轴向压应力影响系数
• 4.3.2 肋柱分布方式影响系数
• 4.3.3 墙体底部连接方式影响系数
• 4.3.4 正交各向异性刚度公式
• 4.3.5 密肋复合墙板弹性刚度算例分析
• 4.3.6 计算值与实测值对比
• 4.4 墙体抗侧刚度的有限元分析
• 4.4.1 墙板应力应变分析
• 4.4.2 影响墙板刚度的因素
• 4.4.3 有限元计算结果与实测值对比及分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 作者简历
• 致谢
• 学位论文数据集