基于顯式算法的纖維梁柱單元結構非線性分析方法研究.pdf

1、強震作用下結構非線性數值模擬研究是目前抗震領域研究的熱點之一。結構在強震作用下進入強非線性狀態(tài)，傳統(tǒng)的基于隱式算法的數值模擬每次迭代都需要求解整體剛度矩陣和計算聯(lián)立方程組，這一過程需要占用相當數量的計算資源和內存空間，并且對于材料軟化引起的結構負剛度往往導致收斂困難。與隱式算法不同，顯式中心差分法對平衡方程進行顯式時間積分，避免了求解剛度矩陣和反復迭代，能夠有效解決結構負剛度引起的數值不收斂難題。
　　纖維模型是介于宏觀模型和微觀

2、模型之間的一種桿系模型，近年來在結構非線性分析領域得到了較為廣泛的應用，但多數都是基于隱式算法。由于混凝土材料的非線性，特別是進入軟化階段以后，結構的負剛度問題突出。雖然已經提出了一些克服由此帶來計算不收斂的方法，但實際效果并不是很理想。為此，本文嘗試將纖維模型和顯式算法相結合，建立了基于顯式算法的纖維空間梁柱單元，作為一個新的單元，通過二次開發(fā)成功的將其嵌入大型通用有限元軟件ABAQUS中，這樣既有效發(fā)揮纖維模型在處理結構非線性方面的

3、優(yōu)勢又可以利用顯式算法收斂性強、無需迭代的特點，使之可以有效解決結構在強非線性階段的計算問題，為結構進入強非線性階段的計算提供了一種較為實用的分析方法。
　　為了驗證本文開發(fā)模型的有效性，通過對一系列構件往復加載試驗和振動臺試驗的數值模擬，驗證了本文開發(fā)模型無論是在靜力分析還是動力分析中的可靠性;通過本文模型與隱式算法的對比，得出本文開發(fā)模型在計算精度和計算效率方面也都優(yōu)于隱式算法，本文開發(fā)模型可以作為結構抗震性能評估的一個有效工