混凝土夹芯板非线性有限元分析

摘要

混凝土夹芯板多种组元之间的相互作用十分复杂,研究人员必须依靠试验再进行简化分析研究,但小比例的模型很难制作和采用,足尺寸的试验又很昂贵,并且一些大型有限元分析软件在分析这种结构时,又很不方便,这就延缓了混凝土夹心板的在理论方面发展.本课题就混凝土夹芯板在力学计算模型方面的问题进行了理论分析与探讨,以求对混凝土夹心板的技术开发提供理论依据,使混凝土夹芯板在楼板屋面板方面得到广泛的应用,并解决混凝土夹芯板理论研究方面发展缓慢的问题,本文把混凝土夹芯板看作沿板长和板厚方向的平面杆件体系,即上、下钢丝混凝土层,连接上下混凝土层的连接件均看作是杆件.在静力作用下平面杆件有限元的基础上,考虑了混凝土夹芯板的材料非线性和几何非线性,建立了混凝土夹芯板的非线性有限元模型,并用Matlab编制了计算机程序. 根据此计算机程序,计算出了不同类型混凝土夹芯板的开裂荷载、各级荷载作用下的挠度值以及混凝土夹芯板的极限承载力.并将按此程序计算出的开裂荷载、极限荷载和挠度等数据与同种类型的混凝土夹芯板的试验数据相比较,基本吻合.此非线性有限元模型可以作为分析混凝土夹芯板力学性能的理论依据,可以对混凝土夹芯板进行仿真分析,从而减少了做大量的试验来研究这种结构体系的工作量.为拓展混凝土夹芯板的实际应用提供了理论基础.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1混凝土夹芯板在国内外的发展情况

1.2混凝土夹芯板的结构及种类

1.3混凝土夹芯板作为屋面板的优点

1.4混凝土夹芯板课题的提出，即课题的来源

1.5本文研究的主要内容

第二章混凝土夹芯板在静力作用下的平面杆件模型

2.1混凝土夹芯板在局部坐标系中单元的刚度矩阵

2.2各杆件单元的刚度矩阵由局部坐标向整体坐标系的转换

2.3平面杆件模型的等效结点荷载列阵

2.4由单元刚度矩阵集成整体刚度矩阵

2.5形成结构刚度方程

2.6引入支承约束条件

2.7平面杆件模型的节点位移、支座反力的求解

第三章刚度方程的非线性求解方法

3.1解有限元方程中遇到的非线性问题

3.2解非线性方程组的增量法

3.3解非线性方程组的迭代法

3.4收敛准则

第四章混凝土夹芯板的结构非线性

4.1材料非线性问题

4.2几何非线性问题

4.3混凝土夹芯板平面杆件模型的迭代过程计算过程：

第五章平面杆件模型程序编制

5.1概述

5.2程序变量说明

5.3程序结构框图

第六章程序计算结果与分析

6.1试件的几何尺寸及各组元的力学性能

6.2试件的平面杆件模型计算结果与试验结果的比较

第七章结论与亟待解决的问题

7.1结论

7.2亟待解决的问题

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢