无筋砖砌体墙的抗震性能拟静力试验有限元弹塑性分析

摘要

本文通过采用有限元分析软件ANSYS分别采用整体式和分离式有限元模型模拟了砖砌体试件轴心受压试验。通过对普通砖砌体受压试验的模拟，观察其开裂和破坏的整个过程，研究受压试件的开裂荷载、破坏荷载以及破坏形态等。采用整体式模型对无筋砖砌体墙的抗震性能拟静力试验进行了有限元模拟，就其破坏形态、抗倒塌能力、变形能力、耗能性能、承载能力等进行研究。
　　首先，对砌体结构的研究现状、研究特点、发展方向进行了综述，探讨了砌体结构新的发展方向，提出了本文的研究内容与研究目的。介绍了试验试件的设计、制作情况，试验用材料试块的力学性能测定，试验试件、设备的安装，实验的加载制度及方案。
　　其次，对砌体结构弹塑性有限元分析方法进行了探讨，对比总结了砌体常用的本构关系和破坏准则。利用ANSYS有限元软件对砖砌体试件轴心受压试验和无筋砖砌体墙的抗震性能拟静力试验进行了建模分析。将数值模拟结果与试验结果对比，验证了试验结果的正确性及有限元建模分析的可行性。
　　最后，探讨了竖向压力、高宽比、砂浆强度等因素对墙体承载力和抗震性能的影响。分析了不同竖向压力、高宽比、砂浆强度对普通砖砌体抗震墙的破坏形态、承载能力、变形能力等的影响。并且对一个两层砌体结构进行了地震波动力分析模拟计算。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 砌体结构震害情况

1．3 国内外砌体结构的研究发展

1．3．1 国内砌体结构的研究进度

1．3．2 国外砌体结构的研究进度

1．4 砌体结构抗震分析方法

1．4．1 砌体抗震性能的研究与分析

1．4．2 有限元分析在砌体结构中的应用

1．5 课题的研究意义与内容

第二章 砌体结构非线性有限元分析方法研究

2．1 有限元软件ANSYS及单元简介

2．1．1 软件简介

2．1．2 单元简介

2．2 砌体结构有限元模型

2．2．1 整体式模型

2．2．2 分离式模型

2．3 材料本构关系和破坏准则

2．3．1 单轴受压砌体本构关系表达式的比较和分析

2．3．2 砖和砂浆的本构模型

2．4 材料的破坏准则

第三章 砖砌体材料试件抗压的有限元分析

3．1 材料单元、本构模型及参数设置

3．1．1 单元的选取

3．1．2 材料参数设置

3．2 模型的建立

3．2．1 整体式模型的建立

3．2．2 分离式模型的建立

3．3 结果对比及分析

3．4 本章小结

第四章 砖砌体墙拟静力试验的有限元弹塑性分析

4．1 砖砌体墙拟静力试验概况

4．1．1 试件设计

4．1．2 材料基本力学性能试验

4．1．3 试验加载

4．2 砌体墙抗震性能有限元模拟

4．2．1 模型及参数的选用

4．2．2 试验模型的建立

4．2．3 定义边界条件和荷载

4．3 结果对比及分析

4．3．1 承载能力分析

4．3．2 破坏形态分析

4．3．3 滞回曲线分析

4．3．4 骨架曲线分析

第五章 砖砌体结构抗震性能有限元分析

5．1 不同竖向压力对砖砌体墙抗震性能的影响

5．1．1 不同竖向压力下墙体的开裂过程

5．1．2 不同竖向压力下承载力分析

5．1．3 不同竖向压力下骨架曲线分析

5．1．4 小结

5．2 不同高宽比对砖砌体墙抗震性能的影响

5．2．1 不同高宽比下墙体的开裂过程

5．2．2 不同高宽比下承载力分析

5．2．3 不同高宽比下骨架曲线分析

5．2．4 小结

5．3 不同砂浆强度对砖砌体墙抗震性能的影响

5．3．1 不同砂浆强度下墙体的开裂过程

5．3．2 不同砂浆强度下承载力分析

5．3．3 不同砂浆强度下骨架曲线分析

5．3．4 小结

5．4 两层砌体结构的弹塑性分析

5．4．1 砌体结构有限元模型设计

5．4．2 选用的单元类型及单元参数

5．4．3 砌体结构模态计算结果分析

5．4．4 地震作用下砌体结构弹塑性时程分析

5．4．5 小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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