关于混凝土梁的有限元建模的读书心得.doc

关于混凝土梁的有限元建模的读书心得阅读了陈老师的论文，关于对在外部纤维加固聚合物的加固混凝土梁里的适度裂缝剥离的有限元建模。也阅读了结构混凝土抗剪设计新进展，虽然将来我会向岩土工程方向进行研究，但我也会因此而受益匪浅。我不但学到了如何使用ABAQUS软件进行梁的受弯受剪所产生的裂缝预测，还认识到材料的本构关系，数值的收敛性和网格的形成对以后进行岩土工程的研究有重要作用。此读书心得分成两部分。（一）覆盖纤维加固的聚合物加固混凝土梁里适度破裂引起的材料剥离的有限元模拟。在论文的摘要部分，讲述了经过纤维加固的聚合物强化结合而成的加固混凝土梁，由于适度破裂引起的材料剥离是它普遍的破坏模式。虽然已经对适度破裂引起的材料剥离（简称IC debonding）展开了广阔的研究，但为了形成一种对这样的破坏模式和更加可靠的强度模式有更好的理解，大量的工作仍然需要进行。在这份论文里，我了解到了在一种基于模拟适度破裂引起的材料剥离的不足的基础改进的有限元建模及其发展的历史过程。在所获取的有局限性的裂纹里（包括裂缝的类型和宽度），现今存在的类似的有限元模式都普遍存在缺陷。这种缺陷通常会阻碍通过混凝土与内部的钢筋的界面和与外部的纤维加固混合物的强度的精确建模的有限元法的使用，通过它所预料的结果和经过选择的测试结果对比，这种所使用的建模的能力及精度已经得到了证明。使用从有限元建模而获得的数字结果也解析了局限性的破裂的精确建模的重要性。在以前，建模时没有注意到混凝土和内部钢筋的弯曲的反应很可能是需要限制计算产生的结果或者专注于更多的压力问题，例如混凝土和外部约束的纤维加固聚合物之间的约束反应，还有对经过纤维加固聚合物覆盖的加固混凝土梁受弯破坏的预测给予了不合适的理解。最重要的裂纹的出现和扩展引起适度破裂引起的材料不结合的失败，所以对于它的准确预测来讲，对裂缝路径和宽度的精确预测是至关重要的；之后，就依靠混凝土和内部钢筋和外部纤维加固聚合物支座间的结合反应作精确建模，因此我看到了这样一篇论文，并理解到了其中的发展。在提出有限元模型,对钢筋和混凝土内部之间的接口和外部的纤维加固聚合物支持的支座准确地捕获要使用的适当的粘结滑移性能界面元素，在现有的有限元模型中消除上述缺陷。这种提出的有限元模型的能力和精度证明了通过比较与选择的测试结果的预测。在1997美国混凝土学会研究期间，这两种对混凝土开裂进行建模的常见方法,分离破裂模型和涂抹裂缝模型，都是用来模拟适度破裂引起的材料剥离的。前者模拟裂纹作为一种几何特性，所以不连续引起的开裂是物理建模。相比之下, 通过使用一个本构关系，涂抹裂缝模型把开裂的混凝土当作连续体，之后捕捉裂缝混凝土的恶化过程,因此,涂片在连续开裂超过裂缝。当在一个有限元模型里分离破裂模型的方法实现了，裂缝通常沿着元素定义边界。这不可避免地引入了网格的偏见。已经有人尝试去解决这个问题通过开发自动重新生成网格算法，但克服计算困难与重新生成网格使得拓扑变化仍然是一个挑战。涂抹裂缝的方法也有它的缺点。应变局部化现象的主要缺点是: 当元素大小接近零的时候，在裂纹扩展期间能源消耗接近零,因此,得出结果不是客观的。各种数学设备(如本地化限值器)提出了克服这中网格非客观性问题。成功的本地化限值器之一是裂缝带模式,其中涉及的元素大小混凝土的本构规律，所以断裂能量跟这种因素的大小无关。采用裂缝结合模式时，分离裂缝模型和涂抹裂缝模型产出大约相同的结果，如果在分离裂缝模型里裂缝开裂位移wt作为在涂抹裂缝模型里积累了裂缝带的宽度hc的开裂应变cr。出现了问题也伴随这解决的方法会出现，读下去我也明白了这问题的解决办法。使用标准的静态解决方法经常遇到集收敛困难，如位移控制策略和弧光-长度方法是用来解决非线性变形问题，如涉及混凝土开裂和纤维加固聚合物剥离的外渡纤维加固聚合物加固混凝土梁。在这项研究中，陈老师的一个动态方法用于有限元模型的数值解。在这种动态的方法，本质上是静态非线性变形问题被视为一个动态的问题而解决，他使用在有限元分析方法上常用的Hilber-Hughes-Taylor 方法(2004),这是一个隐式时间积分法。动态解决方案方法的显著特点是静态的解决方案可以获得满意的精度，和收敛困难与混凝土开裂和纤维加固聚合物的剥离能够克服。此外，当中的动态过程与混凝土开裂和纤维加固聚合物的剥离可以被捕捉到。详细描述的动态解决方案策略，包括其有效性和优越性，这是陈老师考虑到的。同时我明白了在进行预测时适度破裂引起的材料剥离的结合建模的重要角色。适度破裂引起的材料剥离的可靠预测对纤维加固聚合物-混凝土束搏状态建模的重要性是显而易见的,吸引了许多最近的研究的关注。然而,钢筋混凝土结合行为的准确建模的重要性,正如前面所示没有得到足够的关注。一些有限元模型仍然无法准确地预测局部开裂。数值结果的给出随后来阐明了这个问题。在目前的有限元模型中,钢板箍筋和混凝土之间的结合的行为是适当的考虑,但其对弯曲和适度破裂引起的材料剥离行为的影响是可以忽略不计，而且还没有进一步的讨论。经过前面的阅读，我看了本论文总结，明白了总结的内容。后来在预测经纤维加固聚合物强化的加固混凝土梁里出现的剥离对现有的有限元方法的局限性的进行至关重要的测试，文章中提出了一种更高级和更精确的有限元方法。在拟议的方法,混凝土开裂是使用涂抹裂缝建模的方法在框架内裂缝带模型,而混凝土之间的粘结滑移反应和内部钢和外部玻璃钢增援准确地由使用界面元素表示。采用动态的方法来克服静态时遭遇到的收敛困难,跟踪解决方案方法的经纤维加固聚合物强化的结果混凝土构件非线性行为包括混凝土开裂和纤维加固聚合物的剥离。数值结果使用提出了多种试验梁有限元模型演示了该方法的准确性和能力。拟议中的有限元方法导致准确的预测不仅对整体荷载位移响应和适度破裂引起的材料剥离破坏载荷也为更详细的方面，如裂纹路径、宽度、纤维加固聚合物与混凝土和紧张。通过使用动态解决方案过程中,梁和响应的玻璃钢脱胶过程在纤维加固聚合物支座与加固混凝土梁分离后，这种梁与纤维加固聚合物的结合过程和之后梁的反应也可以模拟。该有限元模型从而优于以前所有经纤维加固聚合物强化的加固混凝土梁里出现的剥离剥离破坏的有限元模型，也优于第一有限元模型,该模型具有模拟反应经纤维加固聚合物强化的加固混凝土梁内出现适度破裂引起的材料剥离破坏全范围的能力(包括柱破坏)。（二）结构混凝土的抗弯设计新进展从介绍里，我了解到我们所推荐的规范标准的设计程序应该要安全、在概念上正确、容易理解，而不应该必要地增加设计和施工上的成本。如果这些程序是建立在简洁的概念基础上而不是复杂的经验公式，那样程序会非常有效。在论文里，我阅读了工程师对结构混凝土构件的抗剪设计的几种进展。论文中也讲述了研究者在解决混凝土在抗剪上设计的发展过程，讲解了混凝土在受弯时，容易发生剪切破坏的角度、位置，及前人推倒的本构关系方程及改进与修正的方程，同时论文内也会对应地列出实验的数据与模型，以供参考。 而让我印象深刻的是，文中论述了方程式（4）的意义。方程式（4）总结了压缩面理论的基本关系。作用在开裂的加固混凝土的剪切力引起了纵向支座和横向支座的拉应力及与纵轴倾斜度开裂混凝土内的压应力。以下方程式能得出与这些应力等同的关系(4)其中、是关于在纵轴和横轴的强度比重文中论述了钢筋混凝土梁的弯曲行为,加强使用四种类型的碳纤维增强塑料复合材料,应用于表面的梁使用四种不同的布局。测试结果添加到现有的数据库使用复合材料加固的钢筋混凝土梁,提供信息的分布测量截面内的压力,和识别技术,可用于延迟出现脱胶的碳纤维增强塑料材料的表面混凝土截面。对于评估和精炼的设计指导方针来讲，这些数据尤为重要的,以对正在开发复合材料层合板与加强现有的钢筋混凝土结构作出发展。在此读书报告上重点展示新剪的设计方法。介绍的工作仅限于单调加载单向弯曲成员覆盖B和D区域。剪切和扭转效应的交互是不包括在这个报告。虽然给出的方法可以应用于剪切和扭转,在几个实例这一事实还有待与足够的测试和验证。 方法回顾了覆盖整个范围的结构混凝土钢筋完全预应力混凝土构件。所谓混凝土对剪切强度的贡献已经被讨论了。因此,这份报告地址成员,没有剪切钢筋。这份报告并不试图支持任何个人的方法。相反,我们的目标是为了说明这些新方法的通用基础以及它们是如何相辅相成的。通过这样做,该报告试图回答提出的挑战ASCE-ACI委员会1973年的426超过了20年。设计过程提出了监管标准应该是安全的,正确的概念,简单的理解,也不一定增加设计或施工成本。这些程序是最有效的,如果他们是基于相对简单的概念模型,而不是复杂的经验方程。本报告介绍了一些方法设计工程师单向结构混凝土的剪切设计成员。尽管这份报告的方法解释了在随后的章节还比较新,他们中的一些人已经达到一个足够成熟的状态,他们一直在守则中实现。这份报告的目的是来描述这些最近的抗剪设计方法和指出他们的共同根源和补充性质。这份报告并不支持任何给定的但是这些桁架模型提供了一种合成方法方法和相关理论。这份报告的最终目标是回答委员会426年20年前带来的挑战。经过这三个星期对陈老师介绍的论文的理解及ABAQUS软件的不断认识和熟练，对高等钢筋混凝土结构学的实知识的理解了不少，同时也提早学会了以后将要应用的有限元软件的操作及其理解，在这过程中，情绪很无聊、压力很大、头脑很空白，只能一步一步地看书，一点一点地摸索，虚心地向同学和师兄请教，所以在这门课里，重要的是，这门课让我从中认识了不少重要的朋友，我从中得到了不少帮助，我明白成功或者天才都没有捷径可走，也是一步一步向前走的，对于这点认识也是我上这门课最重要的部分。这是我在读研以来第一次做读书心得，如有不足及应改正的地方，希望老师和同学多多指点，谢谢！参考文献：1赵胜春.钢筋混凝土抗剪计算模型及机理分析J.山西建筑,2010,36(14):77-78.2J.Struct.Eng.Recent Approaches