DIANA循環(huán)荷載試驗(yàn)中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性

循環(huán)荷載試驗(yàn)中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析主講人：賈明杰2017.9.21敦樸文化傳播（上海）有限公司1123前川-福浦模型原理介紹目錄前川-福浦模型驗(yàn)證（應(yīng)用案例）DIANA

10.2

功能前瞻21前川-福浦模型原理介紹3為什么需要前川-福浦模型上期回顧???多向固定裂縫模型割線卸載彈性卸載轉(zhuǎn)動(dòng)固定?彌散開(kāi)裂正交裂縫總應(yīng)變裂縫模型????非正交裂縫

–

前川模型對(duì)于加載-卸載-再加載過(guò)程，割線卸載不能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的塑性變形4前川-福浦模型原理介紹彈塑性損傷模型與總應(yīng)變裂縫模型前川-福浦模型是彈塑性損傷模型（Elasto-Plastic

Damage

Model）與總應(yīng)變裂縫模型（TotalStrain

Crack

Model）的組合。當(dāng)選擇前川-福浦模型時(shí)，首先使用的是彈塑性損傷模型，直到積分點(diǎn)位置開(kāi)裂，之后材料模型變?yōu)椴捎们按ㄩ_(kāi)裂混凝土曲線的總應(yīng)變裂縫模型。彈塑性損傷模型總應(yīng)變裂縫模型????用于模擬素混凝土或鋼筋混凝土的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦m用于一般尺寸骨料混凝土???非正交裂縫模型開(kāi)裂單積分點(diǎn)最多6條裂縫采用前川開(kāi)裂混凝土曲線轉(zhuǎn)換為適用于強(qiáng)度在15

MPa~50MPa范圍內(nèi)的混凝土（本構(gòu)模型參照前川開(kāi)裂混凝土曲線）5前川-福浦模型原理介紹前川開(kāi)裂混凝土曲線?受壓段加載

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?07前川-福浦模型原理介紹裂縫再閉合選項(xiàng)裂縫再閉合選項(xiàng)是對(duì)受拉段卸載至受壓段再加載過(guò)程的應(yīng)力-應(yīng)變過(guò)程修正。無(wú)裂縫再閉合裂縫再閉合8前川-福浦模型原理介紹剪力滯留前川-福浦模型與總應(yīng)變裂縫模型類似，可以使用多種剪力滯留模型。Maekawa

Contact

Densitymodel中裂縫處的剪切應(yīng)變與法向應(yīng)變是耦合的。?

MaekawaContact

Density

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MaekawaContact

DensitymodelwithDecayof

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StiffnessMaekawa

Contact

Density

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Multi-linear

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Multi-linear

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?230.9???????9前川-福浦模型原理介紹橫向損傷影響對(duì)于開(kāi)裂混凝土，垂直于主壓應(yīng)力方向的主拉應(yīng)變會(huì)降低混凝土的抗壓強(qiáng)度。所以混凝土抗壓強(qiáng)度f(wàn)p不僅是其所經(jīng)歷過(guò)的最大壓應(yīng)變的函數(shù)，同時(shí)也是橫向受拉損傷的函數(shù)。由橫向損傷引起的強(qiáng)度折減系數(shù)可以表示為：??cr

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??,1DIANA中可選擇的橫向損傷影響類型：強(qiáng)度無(wú)折減?

VecchioandCollins1993多段線圖表?

JapanSociety

of

Civil

Engineers

(JSCE)2012??10前川-福浦模型原理介紹泊松比下降在主應(yīng)力方向的裂縫坐標(biāo)系下仍然可以考慮由泊松比下降的情形。當(dāng)混凝土進(jìn)入開(kāi)裂狀態(tài)后，泊松比的影響減小，泊松比變?yōu)檎划愋砸赃m應(yīng)這一特點(diǎn)。11前川-福浦模型原理介紹前川-福浦模型與總應(yīng)變裂縫模型的對(duì)比相同點(diǎn)不同點(diǎn)??均采用彌散裂縫模型單條裂縫行為一致?前川模型初始為彈塑性損傷模型，裂縫出現(xiàn)后變?yōu)殚_(kāi)裂混凝土模型；總應(yīng)變裂縫模型始終為開(kāi)裂混凝土模型。前川模型允許單一積分點(diǎn)存在最多6條非正交裂縫；總應(yīng)變裂縫模型最多存在3條正交裂縫。?在下列情況下前川-福浦模型相較于總應(yīng)變裂縫模型可以更真實(shí)地描述混凝土的失效??主壓應(yīng)力加載到失效前，結(jié)構(gòu)中無(wú)裂縫或者只有較小裂縫使用實(shí)體單元的三維模型受復(fù)雜循環(huán)荷載作用122前川-福浦模型驗(yàn)證13前川-福浦模型驗(yàn)證單軸行為壓縮

→

拉伸拉伸

→

壓縮14前川-福浦模型驗(yàn)證單軸行為在DIANA中使用桁架模型進(jìn)行單軸拉壓試驗(yàn)，得到與理論模型一致的結(jié)果。壓縮

→

拉伸拉伸

→

壓縮15前川-福浦模型驗(yàn)證6方向裂縫測(cè)試使用單個(gè)8節(jié)點(diǎn)單元對(duì)DIANA中的前川-福浦模型進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果與理論模型一致。Step1Step2Step3&

5Step416前川-福浦模型驗(yàn)證剪力壁板測(cè)試使用單個(gè)4節(jié)點(diǎn)殼單元進(jìn)行剪切測(cè)試并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，二者吻合度良好。單個(gè)單元剪切測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果DIANA計(jì)算結(jié)果17前川-福浦模型驗(yàn)證循環(huán)荷載作用下的混凝土板測(cè)試對(duì)四周支撐的鋼筋混凝土板施加橫向循環(huán)荷載，前川-福浦模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度非常高。參考文獻(xiàn)中結(jié)果DIANA計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比DIANA有限元模型18前川-福浦模型驗(yàn)證剪力墻測(cè)試對(duì)剪力墻施加橫向循環(huán)荷載，DIANA計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果在趨勢(shì)上保持一致，在負(fù)方向上，第二循環(huán)計(jì)算結(jié)果略低于試驗(yàn)結(jié)果。剪力墻有限元模型DIANA計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比19前川-福浦模型驗(yàn)證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測(cè)試對(duì)鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)施加不同類型的循環(huán)荷載，測(cè)試前川-福浦模型在模擬構(gòu)件承受不同類型荷載作用時(shí)的效果。箱型結(jié)構(gòu)有限元模型三種不同的循環(huán)荷載加載方式20前川-福浦模型驗(yàn)證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測(cè)試Box

loading條件下，DIANA的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中試驗(yàn)結(jié)果吻合度非常高，精確度超過(guò)文獻(xiàn)中本身分析方法得到的計(jì)算結(jié)果。加載過(guò)程中的頂部卡頭位移剪力與X方向?qū)娱g位移角關(guān)系剪力與Y方向?qū)娱g位移角關(guān)系加載過(guò)程中的剪力反力21前川-福浦模型驗(yàn)證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測(cè)試Cross

loading條件下，DIANA的計(jì)算結(jié)果相較于文獻(xiàn)中的分析結(jié)果，在剪力極值上更接近于試驗(yàn)結(jié)果。后續(xù)加載周期中剪力極值呈現(xiàn)出試驗(yàn)中未觀測(cè)到的下降趨勢(shì)。加載過(guò)程中的頂部卡頭位移剪力與X方向?qū)娱g位移角關(guān)系剪力與Y方向?qū)娱g位移角關(guān)系加載過(guò)程中的剪力反力22前川-福浦模型驗(yàn)證鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)測(cè)試Diagonal

loading條件下，DIANA的計(jì)算結(jié)果在剪力極值上略微高于試驗(yàn)結(jié)果，在Y方向剪力上相較于文獻(xiàn)中的分析結(jié)果更接近試驗(yàn)結(jié)果。后續(xù)加載周期中剪力極值的下降趨勢(shì)相較試驗(yàn)結(jié)果更加明顯。加載過(guò)程中的頂部卡頭位移剪力與X方向?qū)娱g位移角關(guān)系剪力與Y方向?qū)娱g位移角關(guān)系加載過(guò)程中的剪力反力23前川-福浦模型驗(yàn)證彎扭作用下的鋼筋混凝土柱測(cè)試對(duì)鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)施加不同類型的循環(huán)荷載，測(cè)試前川-福浦模型在模擬構(gòu)件承受不同類型荷載作用時(shí)的效果?；炷林凹虞d示意圖鋼筋混凝土柱有限元模型24前川-福浦模型驗(yàn)證彎扭作用下的鋼筋混凝土柱測(cè)試DIANA的計(jì)算結(jié)果在橫向力及扭力極值上與試驗(yàn)結(jié)構(gòu)有很高的吻合度。DIANA在橫向力計(jì)算上，卸載時(shí)相對(duì)試驗(yàn)結(jié)果橫向力下降較快，可能是未考慮時(shí)變效應(yīng)的影響。橫向力與位移之間關(guān)系扭力與轉(zhuǎn)角之間關(guān)系253DIANA

10.2

功能前瞻26DIANA

10.2

功能前瞻內(nèi)嵌Python版本升級(jí)至3.6.1新版理論手冊(cè)????采用python3.3版本后的新python語(yǔ)言結(jié)構(gòu)采用python3.3版本后的新python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)包簡(jiǎn)化了第三方python庫(kù)包的安裝過(guò)程安全以及性能的提升????DIANA中的建模理念輸出結(jié)果與后處理單元庫(kù)、材料庫(kù)、分析過(guò)程的背景理論對(duì)話框中的“Help”按鈕直接鏈接到理論手冊(cè)中的相關(guān)章節(jié)27DIANA

10.2

功能前瞻與BIM軟件聯(lián)動(dòng)的幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)當(dāng)幾何模型以STEP/IGES/IFC文件格式導(dǎo)入到DIANA中時(shí)，文件中的幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)可以得到保存（包括名稱）。28DIANA

10.2

功能前瞻四邊形力荷載四邊形力荷載本質(zhì)上是在四邊形面內(nèi)的分布力，在定義車(chē)輛的輪荷載時(shí)作用非常明顯。使用這一功能時(shí)，加載面不需要印刻至結(jié)構(gòu)體表面，網(wǎng)格劃分時(shí)也不考慮其影響，因此用戶在使用時(shí)可以避免不需要的網(wǎng)格單元生成。29DIANA

10.2

功能前瞻四邊形力荷載（Example）30DIANA

10.2

功能前瞻3D

移動(dòng)荷載3D移動(dòng)荷載使用四邊形力荷載功能，可以用于實(shí)體模型或者板殼模型以及二者的組合模型中。每條車(chē)道都單獨(dú)定義荷載，可定義兩軸及以上車(chē)輛類型荷載。車(chē)輛路徑通過(guò)橋面板內(nèi)的線來(lái)確定。用戶可以定義車(chē)輛位置移動(dòng)增量，DIANA對(duì)于每一位置的計(jì)算自動(dòng)生成內(nèi)部荷載工況。31DIANA

10.2

功能前瞻3D

移動(dòng)荷載（Example）32DIANA

10.2

功能前瞻Drucker-Prager和Mohr-Coulomb模型前川粘聚力硬化前川開(kāi)裂混凝土曲線現(xiàn)在可以用于這兩種基于剪切的彈塑性模型，允許在多向固定裂縫模型中使用前川受壓軟化曲線。33DIANA

10.2

功能前瞻Kelvin/Maxwell粘彈性模型加入DIANA中的粘彈性模型可以和總應(yīng)變裂縫模型組合使用。34DIANA

10.2

功能前瞻粘結(jié)滑移鋼筋中加入JSCERH模型JSCEStandard

Specification

for

ConcreteStructures2012

塑性模型是模擬鋼筋循環(huán)荷載下行為的特殊模型。這一模型在DIANA

10.1中加入到嵌入式鋼筋中，現(xiàn)在可以用于粘結(jié)滑移鋼筋中的桁架單元。JSCE塑性模型可以定義為“Reinforcements

andpilefoundations”單元類型以及粘結(jié)滑移鋼筋材料模型。35DIANA

10.2

功能前瞻用戶自定義材料模型用戶自定義的粘結(jié)滑移模型：DIANA

10.2中提供了新的用戶自定義子程序以定義粘結(jié)滑移鋼筋和嵌入式樁單元的界面行為。在這一用戶程序中將定義界面在滑移方向和垂直于樁/鋼筋方向的非線性應(yīng)力。界面處的應(yīng)力可能與采用界面單元坐標(biāo)系的母單元的應(yīng)力相關(guān)。這一新的用戶自定義程序命名為USRBSL

。