方鋼管高強混凝土軸壓短柱非線性有限元分析.pdf

1、鋼管高強混凝土,除了具備普通鋼管混凝土的優(yōu)點外,還可進一步節(jié)約混凝土并減輕結構自重,從而取得巨大的經(jīng)濟效益和良好的社會效益,因此鋼管高強混凝土在實際工程中得到了越來越廣泛的應用。然而,目前對方鋼管高強混凝土短柱的研究偏重于試驗研究,因此,有必要對方鋼管高強混凝土柱進行有限元分析,對其在軸壓作用下的受力性能進行進一步的分析研究。
　　 本文在以往有關研究成果的基礎上,利用有限元分析軟件(ABAQUS)建立方鋼管高強混凝土短柱模型,

2、采用有限元分析法對方鋼管高強混凝土短柱在軸向受壓狀態(tài)下的破壞模式進行了研究,并著重討論試驗中難以測定的鋼管和核心高強混凝土的縱向應力-應變關系,為其在工程中的廣泛應用提供理論依據(jù)。具體進行了以下幾個方面的工作:
　　 (1)利用ABAQUS有限元軟件建立方鋼管高強混凝土短柱模型,選擇適合的鋼管和核心高強混凝土本構關系模型。其核心高強混凝土采用ABAQUS提供的塑性損傷模型,使用修正的Drucker—Prager屈服準則和非相關流

3、動法則來描述混凝土在低圍壓下的脆性損傷及高圍壓下的塑性流動兩種主要變形機制；鋼管采用ABAQUS提供的等向彈塑性模型,使用Von Mises屈服準則和相關流動法則來描述其塑性變形；在模型中,考慮到鋼管與核心混凝土之間的粘結滑移作用,鋼管與核心混凝土界面法線方向的接觸采用硬接觸,即垂直于接觸面的壓力可以完全地在界面間傳遞；鋼管與混凝土界面切向模型,使用庫侖摩擦模型,即界面可以傳遞剪應力,直到剪應力達到臨界值后界面之間產(chǎn)生相對滑動；此外,采

4、用對試件施加初始缺陷的方法來考慮鋼管局部屈曲的’影響,有限元計算時,假定鋼管的初始幾何缺陷呈半波分布。
　　 (2)采用有限元法對方鋼管高強混凝土軸壓短柱的受力性能進行分析研究。分析了方鋼管高強混凝土短柱軸向受壓的破壞模態(tài),較為深入的揭示了方鋼管高強混凝土短柱在軸向受壓狀態(tài)下的受力性能。并著重討論試驗中難以測定的在鋼管約束作用下的核心高強混凝土縱向應力-應變關系曲線和在核心高強混凝土支撐作用下方鋼管的縱向應力-應變關系曲線。