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钢筋混凝土框架的静、动损伤分析

李正  
【摘要】: 混凝土作为一种土木工程中普遍应用的材料,其破坏机理和破坏形态一直是材料学、力学和工程技术界所共同关心的问题,结构的破坏控制一直是工程设计的关键所在。结构的破坏不会突然发生,而是损伤积累的结果。破坏控制的目的就是制止结构在服役期内发生这种灾难性的完全破坏,即控制结构的损伤在容许范围以内。 断裂力学为混凝土结构的破坏分析与控制提供了理论框架。但由于断裂力学有一定的局限性,损伤力学理论随之产生与发展,这种理论可用于分析结构破坏的整个过程,即微裂纹的演化、宏观裂纹的形成直至构件的完全破坏。 本文将前人提出的静、动力双剪损伤本构关系进行了一定的修正与完善,使原来的动力双剪损伤本构考虑了动力荷载作用下材料的初始弹性模量的提高效应,从而更加符合动力作用下混凝土本构关系的实际。其次,本文推导出了增量形式的损伤演化方程,这样使原来只适合于单调加载的损伤演化方程,适用于复杂加卸载情况。 现有非损伤型本构模型在分析结构应力应变方面已经很成熟且与试验结果符合很好。基于此,本文提出了一种损伤有限元分析的全解耦的方法,充分利用现有成熟的通用有限元软件进行结构的应力应变分析,然后结合APDL自编程序来进行混凝土框架结构静力、动力和地震作用下的损伤分析,得到了关于混凝土框架结构损伤分布以及损伤场随荷载与时间的演化情况,为结构的损伤评估、寿命预测提供了基础。


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