论文题目: 钢筋混凝土框筒结构地震反应的仿真分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 潘元
导师: 刘伯权
关键词: 钢筋混凝土结构,框筒结构,本构模型,杆单元,结构倒塌,计算机仿真
文献来源: 西安建筑科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 结构工程的计算机仿真是根据结构或构件的少量试验建立物理模型,基于严密理论分析得到数学模型,利用具体编程语言生成仿真模型,使用计算机进行仿真分析,验证所建立模型的合理性,然后扩大参数范围,较广泛地研究这些参数的影响,最终提出所研究问题的计算方法,揭示结构反应的机理和描述结构的变形、开裂和破坏的过程。通过仿真技术,便于把握结构在地震作用下的动力响应过程,发现其规律,深化结构分析设计研究。计算机仿真对结构工程有极大的实用价值,随着现代结构工程趋向超大型、超高型发展和结构的日益复杂,传统的通过大量实物模型寻求规律的研究方法受到限制,发展结构工程的计算机仿真势在必行。本文基于计算机仿真技术对框筒结构的地震反应进行了一些探索性的研究。 本文进行了混凝土本构模型的研究,利用连续介质力学和基于耗散过程的不可逆热力学的方法,基于工程实践应用的目的,确定了损伤演化方程,给出相对简单又符合实验结果的混凝土本构模型数学表达式;分析了杆系模型研究的现状,建立了考虑单元中有可能同时存在弹性区、开裂区、屈服区变刚度杆单元模型,根据单元截面特性求出构件的开裂、屈服、极限三点作用力和变形,确定M-N-φ关系,建立截面的单轴恢复力模型,根据Mroz强化理论来建立截面的双轴恢复力模型;根据桁架模型确定单元塑性铰区域的抗剪刚度;建立考虑单元刚域和粘结滑移的单元刚度矩阵。根据实际地震动存在三个平动分量事实,从结构在地震作用下的反应和构件的真实性能出发,采用杆单元建立了考虑三个平动分量的空间杆系模型;研究了结构振动方程的直接积分的求解方法,给出了一种具有三阶精度的求解方法。根据“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标,避免罕遇地震作用下结构发生倒塌破坏,或保证结构具有某种合理的倒塌形式从而可有效的保证生命和财产安全,本文研究了结构的倒塌机理,分析了钢筋混凝土杆系结构在地震作用下可能发生的倒塌破坏形式,确定了空间杆单元的几何非线性刚度矩阵,研究了钢筋混凝土结构的倒塌破坏中结构强度、变形、能量等因素的关系和影响,建立了基于耗
论文目录:
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 结构工程计算机仿真研究现状与意义
1．3 结构工程计算机仿真目前存在的问题
1．4 本文的研究工作
参考文献
第二章 混凝土弹塑性损伤本构模型研究
2．1 引言
2．2 混凝土本构模型研究现状
2．3 本章的工作要点
2．4 混凝土弹塑性损伤本构模型
2．4．1 混凝土宏观应力-应变性质
2．4．2 混凝土的损伤现象和损伤机理
2．4．3 弹塑性损伤本构模型
2．4．4 损伤变量的演化
2．4．5 屈服准则、流动法则、硬化法则
2．4．6 单轴受压混凝土弹塑性损伤本构模型
2．4．7 双轴受压混凝土弹塑性损伤本构模型
2．4．8 混凝土重复加载本构模型
2．5 钢筋与混凝土的粘结滑移
2．5．1 粘结滑移分析
2．5．2 单调加载情况下粘结滑移本构关系
2．5．3 反复加载情况下粘结滑移本构关系
2．6 混凝土本构模型的程序设计
2．7 算例分析
2．8 小结
参考文献
第三章 框筒结构地震作用的弹塑性数值分析理论研究
3．1 引言
3．2 杆系模型研究综述
3．3 空间分段变刚度杆单元模型
3．3．1 单元刚度矩阵
3．3．2 单元截面刚度和恢复力模型
3．4 框筒空间杆系模型
3．4．1 多维地震动输入结构振动方程
3．4．2 地震波的输入
3．4．3 结构振动方程的求解
3．5 小结
参考文献
第四章 钢筋混凝土结构地震作用下倒塌的研究
4．1 引言
4．2 杆系结构倒塌机理分析
4．2．1 空间杆单元切线刚度矩阵
4．3 杆系结构倒塌判断准则
4．3．1 倒塌与稳定
4．3．2 倒塌破坏准则
4．4 小结
参考文献
第五章 框筒结构地震反应仿真的研究
5．1 引言
5．2 面向对象的编程
5．3 钢筋混凝土结构对象类的抽象建模
5．4 钢筋混凝土结构仿真计算的可视化技术研究
5．5 钢筋混凝土结构仿真系统的设计与开发
5．5．1 节点、杆单元编号
5．5．2 单元刚度矩阵和总刚度矩阵
5．6 小结
参考文献
第六章 框筒结构地震反应仿真分析
6．1 算例分析
参考文献:
第七章 结论和建议
7．1 基本结论
7．2 建议
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2005-07-19
参考文献
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