剪胀内聚力模型及其在组合构件数值分析中的应用

目录

声明

1 概述

1.1 内聚力模型的应用与研究现状

1.1.1 内聚力模型的概念及其应用

1.1.2 张力-位移关系形式

1.1.3 开裂面上的摩擦作用

1.1.4 卸载-再加载行为

1.1.5 界面的剪胀

1.2 钢与混凝土界面粘结性能研究的主要进展

1.2.1 光圆钢筋与混凝土的粘结

1.2.2 钢管与混凝土的粘结

1.2.3 型钢与混凝土的粘结

1.2.4 研究中存在的问题

1.3 本文的主要研究内容

2 剪胀内聚力模型的构造方法与有限元实现

2.1 引言

2.2 张力与不连续位移的表示方法

2.3 Sφrensen模型

2.4 剪胀内聚力模型构造方法

2.4.1 界面受拉区张力-位移关系

2.4.2 界面受压区张力-位移关系

2.4.3 对Sφrensen模型的讨论

2.5 剪胀内聚力模型实例

2.5.1 剪胀函数的选择

2.5.2 临界摩擦力

2.5.3 分段线性法向张力-位移关系

2.5.4 指数函数型法向张力-位移关系

2.5.5 分子势能函数型法向张力-位移关系

2.6 剪胀内聚力模型的ABAQUS实现

2.6.1 法向张力-位移关系表示形式的调整

2.6.2 界面受拉区刚度矩阵

2.6.3 界面受压区刚度矩阵

2.6.4 子程序编写与模型检验

2.7 剪胀内聚力模型在模拟MMB试验中的应用

2.8 小结

3 考虑损伤的脆性及准脆性开裂界面剪胀内聚力模型

3.1 引言

3.2 单调加载剪胀内聚力模型的能量含义

3.2.1 剪胀与Ⅱ型断裂能的联系

3.2.2 法向张开位移对切向粘结力的影响

3.2.3 界面压力对切向粘结力的影响

3.3 脆性及准脆性开裂界面的损伤与张力-位移关系

3.3.1 单一开裂模式损伤变量的定义

3.3.2 开裂模式间的相互影响

3.3.3 粘结力的耦合表示

3.3.4 摩擦力的计算

3.4 考虑损伤的剪胀内聚力模型实例

3.4.1 分段线性张力-位移关系

3.4.2 多项式张力-位移关系

3.4.3 指数函数张力-位移关系

3.4.4 UINTER子程序编写及模型检验

3.5 小结

4 基于剪胀内聚力模型的钢与混凝土界面模拟

4.1 引言

4.2 钢与混凝土界面的剪胀

4.3 钢板拔出试验有限元分析

4.3.1 钢板拔出试验与有限元模型

4.3.2 有限元分析结果

4.3.3 主要参数变化对计算结果的影响

4.4 侧向拉力作用下光圆钢筋拔出试验有限元分析

4.4.1 试验数据与有限元模型

4.4.2 有限元分析结果

4.5 钢管混凝土推出试验有限元分析

4.5.1 试验数据与有限元分析结果

4.5.2 钢管形状、尺寸对推力-滑移关系的影响

4.6 混凝土材料模型的影响

4.7 小结

5 剪胀内聚力模型在组合构件数值分析中的应用

5.1 引言

5.2 分析构件的选择与有限元建模

5.2.1 中空型钢混凝土柱的技术背景

5.2.2 构件设计

5.2.3 钢材材料模型

5.2.4 方钢管残余应力

5.2.5 方钢管几何缺陷

5.2.6 混凝土材料模型以及钢与混凝土界面模型

5.3 数值计算结果分析

5.3.1 构件的破坏特征

5.3.2 钢管与混凝土的相互作用

5.3.3 轴力-位移曲线

5.3.4 中空型钢混凝土柱轴心受压承载力计算公式

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

附录 ABAQUS用户子程序UINTER

A 单调加载分段线性张力-位移关系

A.1 参数与变量

A.2 计算流程图

A.3 子程序代码

B 考虑损伤的多项式张力-位移关系

B.1 参数与变量

B.2 计算流程图

B.3 子程序代码

致谢

参考文献

在学期间研究成果