基于ANSYS二次开发的钢筋混凝土粘结滑移本构模型研究

摘要

在钢筋混凝土结构非线性分析中，钢筋与混凝土之间粘结滑移问题的分析成为了关键的难点，因此，钢筋混凝土粘结滑移本构关系模型对于钢筋混凝土结构的非线性分析影响重大。目前常用的有限元程序均嵌入了能够近似模拟钢筋混凝土粘结滑移问题的单元，但对更加准确模拟该问题的单元的研究仍有待深入。因此，本文基于ANSYS二次开发平台，创新性的采用开发新的单元的方法对钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系的算法及程序进行研究，使其能够准确模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移作用。本文主要工作如下： （1）考虑混凝土材料的损伤，研究考虑损伤的混凝土D-P本构关系模型的算法，并利用FORTRAN语言编写考虑损伤的混凝土D-P本构模型程序，利用混凝土立方体和墙体构件模型的应力分析验证该程序的有效性。 （2）研究钢筋与混凝土粘结滑移本构模型，利用FORTRAN语言编写四边形滑移单元用户子程序，对本文考虑损伤的混凝土D-P本构模型程序进行编译连接，和ANSYS自带混凝土D-P本构模型分析结果进行对比，验证该程序的正确性。 （3）采用参数化建模方法建立钢筋混凝土拉拔构件分离式模型，对本文所编写的考虑损伤的混凝土D-P本构模型程序和四边形滑移单元程序实现编译连接，将模型分析结果和试验结果进行了对比分析，验证了本文所编写的四边形滑移单元用户子程序的可行性。 （4）对ANSYS二次开发实现平台进行研究，将ANSYS15.0与MicrosoftVisualStudio2010以及IntelVisualFortranComposer2011相匹配，并设置环境变量，通过编译连接对本文程序进行实现。 本文研究表明，对钢筋混凝土粘结滑移本构模型进行研究，并基于ANSYS二次开发对程序进行实现，将有限元分析软件应用于考虑粘结滑移的钢筋混凝土结构工程实际当中具有重要的现实意义。

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摘 要

ABSTRACT

1 绪论

1.1研究背景

1.2钢筋混凝土粘结应力-滑移本构模型的研究现状

1.3钢筋混凝土粘结滑移有限元模型研究现状

1.4本文主要工作内容

2 钢筋混凝土粘结滑移分析模型

2.1 钢筋混凝土结构有限元分析模型

2.2钢筋、混凝土本构模型概述

2.2.1考虑损伤混凝土D-P本构模型概述

2.2.2钢筋的本构模型

2.3钢筋混凝土粘结-滑移分析模型

2.3.1钢筋混凝土粘结-滑移本构关系的选用

2.3.2联结单元

2.4 本章小结

3 基于ANSYS二次开发钢筋混凝土粘结滑移有限元程序实现

3.1引言

3.2基于ANSYS二次开发的程序实现

3.2.1混凝土D-P本构模型算法程序实现

3.2.2考虑损伤的混凝土D-P本构模型算法程序实现

3.3钢筋混凝土粘结滑移本构模型程序实现

3.3.1四边形滑移单元userelem子程序

3.3.2基于ANSYS二次开发考虑粘结滑移程序实现的总流程

3.4本章小结

4 钢筋混凝土粘结滑移模型程序结果验证

4.1实例——混凝土立方体试块应力分析

4.1.1 实例参数

4.1.2 模型结果分析

4.2实例—片状墙体构件应力分析

4.2.1 实例参数

4.2.2 模型结果分析

4.3 邢国华试验的模拟

4.3.1试验参数

4.3.2模型的建立

4.3.3结果分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致 谢

附 录