无筋砌体墙片的分离式建模及开裂性状模拟

摘要

由于砌体构成材料的离散性和砌筑方法的多样性，用于砌体材料力学性能研究的试件的尺寸和实验方法一直没有统一的标准，砌体材料在各种应力下的本构关系目前也没有被普遍接受的理论解释。随着近现代砌体结构的复兴，对于砌体的力学性能研究的迫切性也在不断增加，然而现代砌体结构可能会表现出显著的差异性，不仅在材料方面，砌筑技术的进步也会加剧这种差异性的扩张。
　　本文将对一组无筋砌体墙进行数值化分析，建立数值模型研究平面内无筋砌体墙的开裂特性，同时进行数值分析和结果对比。研究主要用以评估模型的可行性，并且进一步探讨模型在砌体墙各项性能分析中的适用性。
　　本文先是介绍了砌体数值化分析的研究历程和研究现状，对比了分离式模型和均质化模型的优劣，并基于分离式模型进行了深入研究，主要从理论和建模两个部分展开，认为构成砌体的基础材料自身呈现线性力学性能，在材料交界处呈现双线性剥离力学性能。由于材料分布的非线性和材料交界处的非线性，导致整个砌体呈现出较大的非线性，尤其体现在开裂到开裂过程接触这段过程。本文将会从三个角度由浅入深，根据不同的适应性进行匹配建模，运用ANSYS有限元分析软件进行数值计算和处理。对三种模型的力-位移曲线进行深入分析对比，并与实际试验中所呈现的裂缝形状进行对比，以验证其合理性。最后对整个理论和模型的结合问题进行讨论和总结，并详述后续的工作展望。

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第1章 绪论

1.1 砌体结构的发展及研究背景

1.2砌体结构开裂分析的研究意义

1.3 砌体结构开裂分析国内外研究现状

1.4本文研究主要内容

1.5 本章小结

第2章 分离式有限元模型理论

2.1 理论简介

2.2 砌体开裂模型的考虑因素

2.3薄片合成结构的剥离性能

2.4本章小结

第3章 无筋砌体墙开裂模型建立

3.1 无筋砌体试件的选取

3.2 无筋砌体加载方式及相关材料属性

3.3剥离现象模拟关键单元及相关材料模式

3.4 无筋砌体开裂模型的建模过程

3.5本章小结

第4章 实验与模型数据对比

4.1 Gasket模型数据分析与失效模型

4.2 Cohesive模型数据分析与失效模型

4.3 Contact模型数据分析与失效模型

4.4三组模型对比

4.5本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2后续工作与展望

致谢

参考文献