预应力组合网架非线性有限元极限承载能力追踪分析硕士论文

1、预应力组合网架极限承载能力分析结构工程， 2011， 硕士【摘要】 预应力组合网架是一种基于网架和预应力技术发展起来的由钢和钢筋混凝土组合而成的新型预应力空间结构体系,目前国内外在此领域的研究和应用仅限于线弹性分析与设计,只能保证结构构件的安全水平,而结构整体承载能力极限状态的安全水平无法保证,因此,对预应力组合网架结构整体极限承载能力的深入分析与研究,对于提高预应力组合网架的安全设计水平具有十分重要理论和工程意义。本文建立了基于材料非线性和几何非线性的三维非线性有限元模型,该模型可以模拟混凝土的开裂,腹杆、下弦杆及钢筋的屈服,受压腹杆的屈曲等构件的破坏发展过程,可以预测和追踪结构进入非线性阶

2、段的结构反应。通过与试验结果对比,验证了该有限元模型的有效性。本文进行了预应力组合网架的极限承载能力追踪分析,模拟追踪了结构各构件破坏发展过程,对预应力组合网架的破坏特点和破坏机理进行了深入分析。分析表明,预应力索对提高组合网架的极限承载能力和改善结构的受力性能作用明显,使预应力组合网架具有较高的极限承载能力、良好的延性。预应力组合网架结构的极限承载能力为1.89倍设计承载能力,结构延性为3.41。分析表明,施加上预应力后,大大提高了布索区域的结构弯曲刚度,使预应. 更多还原【Abstract】 Prestressed composite truss is a prestressed

3、 space structure of the new system,which is developed basing on the technology of the layer truss and prestress by the combination of the steel and reinforced concrete.Currently, in this field of research and applications are very little.In this paper, the ultimate bearing capacity of the prestresse

4、d composite truss of were analyzed through building a three-dimensional nonlinear finite element model.Summarized, the force and failure modes of prestresse. 更多还原 【关键词】 预应力组合网架； 非线性有限元； 极限承载能力； 追踪分析； 【Key words】 prestressed； composite grid； the ultimate bearing capacity； nonlinear； failure to t

5、rack； 摘要 4-5 ABSTRACT 5-6 第1章 绪论 10-14 1.1 引言 10 1.2 预应力组合网架的特点 10-11 1.3 预应力组合网架的研究现状 11-12 1.4 预应力组合网架的应用与发展 12 1.5 本文研究的主要内容 12-14 第2章 三维非线性有限元分析理论 14-27 2.1 非线性有限元 14-16 非线性问题分类 14 几何非线性问题分析方法 14-15 材料非线性问题分析方法 15-16 2.2 钢筋混凝土肋板有限元模型的选择 16-18 分离式模型 16-17 整体式模型 17-18 组合式模型 18 2.3 混凝土裂缝处理 18-20 离散

6、裂缝模型 19 分布裂缝模型 19-20 断裂力学模型 20 2.4 混凝土的破坏准则 20-24 2.5 非线性分析收敛准则 24-25 2.6 预应力的数值模拟方法 25-26 2.7 本章小结 26-27 第3章 预应力组合网架有限元模型的建立及验证 27-40 3.1 引言 27 3.2 基于ANSYS的三维非线性有限元模型的建立 27-36 有限元模型的基本假定 27 有限元模型单元的选择 27-30 边界条件与荷载施加 30-31 构件的本构关系 31-34 几何建模与网格划分 34-35 迭代方法及收敛控制 35-36 预应力组合网架最优预应力值的确定 36 3.3 三维非线性有

7、限元分析模型正确性验证 36-39 3.4 本章小结 39-40 第4章 预应力组合网架极限承载能力追踪分析 40-65 4.1 预应力组合网架有限元模型设计 40-41 4.2 预应力组合网架有限元模型计算结果分析 41-46 预应力组合网架的破坏模式 41-44 预应力组合网架的极限承载能力 44-45 预应力组合网架的延性 45-46 4.3 预应力组合网架破坏发展过程的追踪 46-62 下弦杆屈服发展过程的追踪 46-49 腹杆受压屈曲发展过程的追踪 49-52 板内钢筋屈服发展过程的追踪 52-56 混凝土板裂缝发展过程的追踪 56-61 预应力索应力发展过程的追踪 61-62 4.4 预应力组合网架的破坏机理分析 62-6