钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇
钢筋混凝土构件的非线性分析1
钢筋混凝土结构是目前建筑工程领域广泛使用的一种结构形式，其具
有耐久性、抗震性能强等优点，但其计算分析复杂，涉及到多种力学
学科，需进行非线性分析。非线性分析是分析钢筋混凝土构件的重要
方法，下文将对其进行简单介绍。
1、非线性分析的定义
非线性分析是指在一定条件下，构件内力状态随荷载变化时其力学性
质不再满足线性叠加原理的分析方法。主要用于分析结构的大变形、
失稳、损伤和破坏等非线性现象。钢筋混凝土结构中，材料非线性和
几何非线性都是不可避免的。
2、非线性分析的方法
（1）强度理论法：可通过等效杆件法、等效剪力力法、材料上限强度
理论等方法进行分析。
（2）框架假设法：假定构件为刚性框架或弹性支撑中的非刚性框架，
分析其在大变形、破坏时的应力、应变分布。
（3）有限元法：将构件分解成小单元，以小单元为计算对象进行分析，求解各节点的位移、应力、应变等参数，再用插值方法计算全体结构
的响应。
（4）迭代法：通过迭代计算得到不同荷载情况下的构件位移、刚度、
应力、应变等参数，得到荷载位移曲线和承载力-变形曲线等。
3、非线性分析中需要考虑的因素
（1）材料非线性：结构中的混凝土和钢筋等材料，在受到荷载后会表现出惯性效应和非线性效应，如混凝土的非线性变形、裂缝形成和扩展等。
（2）几何非线性：构件的初始几何形状和变形后的几何形状会影响内力及其分布，如大变形，杆的损伤等。钢筋混凝土结构本身就有大变形的特点。
（3）荷载非线性：荷载不是稳定的，而是由很多因素综合作用产生的非线性荷载，如地震、爆炸、车辆行驶等荷载。
4、非线性分析的作用
非线性分析是深入理解结构行为、提高结构设计质量和可靠性的有效手段。可以对结构进行全过程检验和多次筛选，提供设计优化方案，合理地控制结构建造成本，保证结构的耐久性和安全性，同时适用于结构加固和改造等工程领域。
总之，非线性分析是建筑工程领域中一种非常重要的分析方法，对于钢筋混凝土构件的设计、优化、改造都具有重要意义。
钢筋混凝土构件的非线性分析2
钢筋混凝土（Reinforced Concrete，简称RC）构件是一种常见的结构形式，广泛应用于建筑、桥梁、水利等领域。在设计与施工过程中，需要进行结构力学分析，以确定构件的受力状态及承载能力。而在实际工程中，由于荷载及破坏模式的复杂性，通常需要采用非线性分析方法。本文将对钢筋混凝土构件的非线性分析进行探讨。
一、钢筋混凝土的材料特性
钢筋混凝土是一种由混凝土和钢筋组成的复合材料，强度与刚度均随混凝土强度增加而提高。混凝土在轴向受力时可分为两种工况，分别为受压和受拉状态。钢筋主要用于承受混凝土受拉时产生的拉应力，从而提高整体强度和韧性。混凝土与钢筋的力学特性决定了钢筋混凝土构件的受力行为。同时，钢筋混凝土由于存在各种非线性效应，如应力分布的不均匀、材料非弹性及界面的分离等，故需要进行非线性分析。
二、钢筋混凝土的非线性分析方法
(一) 引入塑性铰
当钢筋混凝土构件受到较大荷载作用时，混凝土与钢筋的应变逐渐达到极限，并出现塑性变形。在当前应变值附近，混凝土的应力略微下降或保持不变，而钢筋的应力则保持不变或略有增加。这时，假设结构中发生的裂缝为单一有限长裂缝，其两侧形成的离散单元段之间的相对移动只能在单一铰处表现。这种“限制式”铰构型，被称为塑性铰。在塑性铰的设定下，可以通过极限状态设计的方法确定负荷荷载和裂缝宽度等限制性性态下的构件承载强度和能力。
(二) 基于应变软化模型的非线性分析
应变软化模型认为，材料的应力-应变关系具有一个明显的应变软化阶段，在这一阶段，刚度迅速降低。在分析中，先按线弹性分析计算起始刚度，然后考虑均匀软化，以某一程度的瞬间塑性应变结束面，从瞬间应变结束点到平衡应变模量以上时保持不变。
这种方法适用于偏心受压构件的非线性分析。在不同的软化模型中，有两个较著名的模型，一是多段软化模型，它由一系列直线的刚度和铰函数组成，因其具有良好的物理意义而被广泛采用；另一个是基于
非连续运动的理论，即塑性滞回模型，包含一些流行的软化函数。
(三) 基于无限元法的非线性分析
无限元法是一种常用的非线性构件分析方法。根据连续性、未知性和
可变性的原则，将结构分解为一些小单元，每个小单元内部假定为线
弹性状态，但考虑了各向异性和非线性等特性。并采用一些数学方法
来表示单元之间的连接关系，如面元与体元之间的接触关系、边界上
的限制等。除此之外，它还包括了材料本身的非线性特性，如零截面、屈曲、裂缝和非弹性变形等。无限元法是一种通用、有效的方法，可
以对复杂结构的非线性分析进行处理。
三、钢筋混凝土构件的非线性分析步骤
(一) 建立结构模型
结构模型应当精细、逼真地描述实际结构。应根据不同材料的力学性质、特征和性状，选取合适的单元，组成合理的结构模型。
(二) 确定材料参数
材料参数的确定与混凝土和钢筋的力学特性有关。需要使用实验测试
获得，并结合传统的材料力学理论进行计算确定。
(三) 定义荷载
荷载应该考虑在无线元和的前提下，根据构件的具体情况进行选择。
(四) 设置支撑条件
设置结构支撑及边界条件，并保证不造成逆解问题。
(五) 进行非线性分析
根据以上建立的结构模型和相关参数，进行有限元分析或无限元分析，获得钢筋混凝土构件在受荷下的力学分布、裂缝形态、变形等情况。
(六) 建立解释及分析模型
基于上述分析结果，建立钢筋混凝土构件性能的解释及分析模型，包
括构件的承载力、破坏模式等。根据模型结果，可以做出相应的设计
及建造决策。
四、结论
钢筋混凝土构件是一种优秀的结构形式，但其荷载和破坏模式的复杂
性需要进行非线性分析。针对不同的情况，可以采用不同的非线性分
析方法，如塑性铰法、应变软化模型、无限元法等。在实际应用中，
需要根据具体情况选择合适的方法，并结合现有的材料力学理论，进
行精细、逼真地描述实际结构。
钢筋混凝土构件的非线性分析3
钢筋混凝土结构是大多数现代建筑所采用的一种结构体系。在现代建
筑设计中，为了满足建筑物的安全性和经济性的要求，人们广泛采用
了非线性分析方法来研究混凝土结构。本文将介绍钢筋混凝土构件非
线性分析的基本原理和方法。
1. 非线性分析概述
在混凝土结构中，由于混凝土和钢筋材料的物理特性并不均匀，结构
应力分布也不均，因此在分析混凝土结构时必须考虑其非线性特性。
非线性分析是指基于现代数值计算方法，在建筑结构中考虑各种局部、
材料非线性和几何非线性影响后进行的数值仿真分析。
目前，非线性分析被广泛应用于混凝土结构分析设计中，通常采用有
限元法进行计算。这种方法通过分离相邻结构单元之间的关系，将结
构钢筋和混凝土构件的变形和力学特性描述为离散化的有限个节点，
并以非线性材料模型表示结构物理特性。然后，将非线性方程组求解
器应用于计算中，以获得结构的动态响应、变形和应力结果。
2. 非线性分析模型
在非线性分析中，混凝土材料通常被描述为弹塑性材料。该模型包括
弹性阶段、材料的屈服点和塑性坳口。常用的混凝土弹性模型有线弹
性模型和双曲线模型。双曲线模型是一种宏观模型，将混凝土的弹性、峰值应变、残余应变、固定应变等特性作为模型参数。
钢筋模型通常使用弹性黏性塑性模型进行描述。这种模型通过描述钢
筋材料的弹性、屈服和塑性转移过程来反映其力学特性。构件非线性
分析中，钢筋与混凝土之间的粘结行为也是非常重要的。即使是最小
的连接缺陷都可能使连接变得非常脆弱，从而导致结构失效。
3. 非线性分析方法
由于钢筋混凝土结构的复杂性，目前常用的非线性分析方法主要包括
弹塑性静力分析、弹性动力分析、弹性-塑性静力分析、二次评估和稳
定性分析等。下面，我们将重点介绍弹性-塑性静力分析方法。
在弹性-塑性静力分析中，整个结构被分成各个子结构和单元，并为每
个节点和单元分配材料和几何特性。然后，计算机模拟应用压力或荷
载并模拟结构的应力和变形分布。与线性分析不同，非线性分析允许
结构在弹性阶段、屈服阶段和塑性变形阶段呈非线性行为，在求解完
整的工作图之后得到结构的应力和变形分布。这是因为在混凝土结构
中，添加更多的荷载可能会使某些结构单元出现塑性变形。
可以使用常用的有限元原则等方法分析各种钢筋混凝土构件的非线性
行为，如层板、桥梁、堆叠式结构、高架桥、板壳结构及楼宇结构等。它们的非线性行为可以类比为连续的曲线，而线性结构的行为可以看
作是基线或平面线。
4. 非线性分析的应用
在实际工程设计中，非线性分析已成为一种不可或缺的工具。非线性
分析的应用包括结构的动态响应分析、结构的椭圆化计算、结构的附
加应力计算、结构的手工计算检查、斜拉桥结构的非线性分析、流固
耦合结构的分析、隧道结构的地震分析等。
非线性分析有效地显示了混凝土结构的复杂性和真实性。随着计算机
技术的发展，人们能够更好地预测混凝土结构的设计开销和力学特性。虽然与传统的线性分析相比，非线性分析方法更为复杂和密集，但能
够计算混凝土结构的非线性行为。在结构已经确定的情况下，非线性
分析还可以帮助设计人员更好地优化结构设计，达到更加高效的目标。
钢筋混凝土梁非线性分析 主要内容 第一部分：荷载及梁的尺寸 第二部分：建模 第三部分：加载、求解 第四部分：计算结果及分析 第一部分：荷载及梁的尺寸 材料性能： 混凝土弹性模量E=25500MPa,泊松比ν=0.3,轴抗拉强度标准值为1.55MPa,单轴抗压强度定义为-1，则程序不考虑混凝土的压碎行为，关闭压碎开关。裂缝张开传递系数0.4,裂缝闭合传递系数1 。钢筋为双线形随动硬化材料，受拉钢筋弹性模量E=200000MPa, 泊松比ν=0.3,屈服应力=350MPa，受压钢筋以及箍筋E=200000MPa，,泊松比ν=0.3，屈服应力=200MPa。 第二部分：建模 由于对称约束，只需要建立1/2模型即可，在对称面上可以采用对称约束。建立好的模型见下图： (1)进入ANSYS，设置工程名称为RC-BEAM (2)定义分析类型为结构分析
(3)定义单元类型在单元库中选65号实体单元为二号单元，建立混凝土模型；选LINK8单元为一号单元，模拟钢筋模型；定义辅助网格单元MESH200及其形状选择。 1)钢筋混凝土有限元模型的合理选用 ①整体式 整体式有限元模型是将钢筋弥散于整个单元中，将加筋混凝土视为连续均匀材料，求出的是一个统一的刚度矩阵。该方法优点是建模方便，分析效率高;缺点是不适用于钢筋分布较不均匀的区域，且不易得到钢筋内力。主要用于钢筋混凝土板、剪力墙等有大量钢筋且钢筋分布较均匀的构件。 ②组合式 组合式有限元模型是将纵筋密集的区域设置为不同的体，使用带筋的SOLID65单元，而无纵筋区则设置为无筋SOLID65单元。这样就可以将钢筋区域缩小，接近真实的工程情况。这种模型假定钢筋和混凝土两者之间的相互粘接良好，没有相对滑移。在单元分析时，可分别求得混凝土和钢筋对刚度矩阵的贡献，组成一个复合的、单元刚度矩阵。 ③分离式 分离式有限元模型采用SOLID65来模拟混凝土，空间LINK8杆单元来模拟纵筋，这样的建模能够模拟混凝土的开裂、压坏现象及求得钢筋的应力，还可以对杆施加预应力来模拟预应力混凝土。钢筋单元与混凝土单元共用节点,以实现整体工作过程中自由度的耦合。缺点是建模比较复杂，单元较多，且容易出现应力集中拉坏混凝土的问题。 2)单元选取及其本构关系 对于混凝土材料模型，ANSYS可通过专门的单元类型SOLID65(三维钢筋混凝土实体单元)和专门的材料模型CONCRETE来实现;而混凝土结构中的钢筋的主要作用是承受轴向的拉力或压力,因此，钢筋单元可选用LINK8杆单元，材料采用随动硬化双线性弹塑性(Kinematic hardening plasticity)模型。这样，由实体单元SOLID65 和杆单元LINK8共同构成的钢筋混凝土模型能很好地反映钢筋混凝土的特性，模拟出其压碎及开裂的破坏过程。 2)．1混凝土单元 SOLID65单元具有八个节点，每个节点有三个自由度，即具有X、Y、Z三个方向的线位移;采用整体式模型时还可对三个方向的含筋情况进行定义。该实体模型可具有拉裂与压碎的性能。CONCRETE材料特性用的是William-Wamke 五参数破坏准则和拉应力准则的组合模式，可以自由定义混凝土开裂后裂缝张开和闭合时的剪力传递系数、混凝土的应力一应变关系以及混凝土的单向和多向拉压强度等。 混凝土采用William-Wamke五参数破坏准则，程序将根据SOLID单元8个积分点上的多轴应力状态和破坏准则判断材料发生何种破坏，如果使用ANSYS 中的塑性模型考虑混凝土材料的塑性行为，塑性只能发生在W-W五参数准则所定义的破坏面以内。一旦材料超出了破坏面，将进入破坏状态。前两个参数的取
钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇 钢筋混凝土构件的非线性分析1 钢筋混凝土结构是目前建筑工程领域广泛使用的一种结构形式，其具 有耐久性、抗震性能强等优点，但其计算分析复杂，涉及到多种力学 学科，需进行非线性分析。非线性分析是分析钢筋混凝土构件的重要 方法，下文将对其进行简单介绍。 1、非线性分析的定义 非线性分析是指在一定条件下，构件内力状态随荷载变化时其力学性 质不再满足线性叠加原理的分析方法。主要用于分析结构的大变形、 失稳、损伤和破坏等非线性现象。钢筋混凝土结构中，材料非线性和 几何非线性都是不可避免的。 2、非线性分析的方法 （1）强度理论法：可通过等效杆件法、等效剪力力法、材料上限强度 理论等方法进行分析。 （2）框架假设法：假定构件为刚性框架或弹性支撑中的非刚性框架， 分析其在大变形、破坏时的应力、应变分布。 （3）有限元法：将构件分解成小单元，以小单元为计算对象进行分析，求解各节点的位移、应力、应变等参数，再用插值方法计算全体结构 的响应。 （4）迭代法：通过迭代计算得到不同荷载情况下的构件位移、刚度、 应力、应变等参数，得到荷载位移曲线和承载力-变形曲线等。
3、非线性分析中需要考虑的因素 （1）材料非线性：结构中的混凝土和钢筋等材料，在受到荷载后会表现出惯性效应和非线性效应，如混凝土的非线性变形、裂缝形成和扩展等。 （2）几何非线性：构件的初始几何形状和变形后的几何形状会影响内力及其分布，如大变形，杆的损伤等。钢筋混凝土结构本身就有大变形的特点。 （3）荷载非线性：荷载不是稳定的，而是由很多因素综合作用产生的非线性荷载，如地震、爆炸、车辆行驶等荷载。 4、非线性分析的作用 非线性分析是深入理解结构行为、提高结构设计质量和可靠性的有效手段。可以对结构进行全过程检验和多次筛选，提供设计优化方案，合理地控制结构建造成本，保证结构的耐久性和安全性，同时适用于结构加固和改造等工程领域。 总之，非线性分析是建筑工程领域中一种非常重要的分析方法，对于钢筋混凝土构件的设计、优化、改造都具有重要意义。 钢筋混凝土构件的非线性分析2 钢筋混凝土（Reinforced Concrete，简称RC）构件是一种常见的结构形式，广泛应用于建筑、桥梁、水利等领域。在设计与施工过程中，需要进行结构力学分析，以确定构件的受力状态及承载能力。而在实际工程中，由于荷载及破坏模式的复杂性，通常需要采用非线性分析方法。本文将对钢筋混凝土构件的非线性分析进行探讨。 一、钢筋混凝土的材料特性
第三章 钢筋混凝土弯压构件截面非线性分析 §3.1 实验研究 图3-1 钢筋混凝土梁试验 几何关系：截面上的应变与距中性轴的距离成正比——中性轴位置变化 图3-2 截面中性轴位置的变化 图3-3 钢筋混凝土受弯构件截面的六个应力状态 t < ε ε t u ε s εs =f y > ε y > ε y ε c u I I a II a III a II III
图3-4 钢筋混凝土梁截面极限状态下应力-应变分布 图3-5a 梁跨中弯矩-挠度曲线 图3-5b 跨中截面弯矩-曲率曲线 图3-5梁跨中截面弯矩-相对受压区高度关系曲线 0.4 0.60.81.0M cr M y M u 0 f M/M u f cr f y f u h a b A s h x n ε c ε s f 0.4 0.60.81.0M cr M y M u 0M/M u 0.5 0.40.30.20.1x n =x n /h 0 0.4 0.60.81.0Ⅰa Ⅱa Ⅲa Ⅰ Ⅱ Ⅲ M cr M y M u 0 f M/M u
§3.2 受弯构件正截面分析线性与非线性比较 （1）受弯构件截面线性分析的基本思路 图3-7 材料力学理论应力分析方法 几何关系：截面上的应变与距形心轴的距离成正比——中性轴位置固定 0y εεf =+ y ——计算应变点到截面形心轴的距离 物理关系：应力-应变关系为线弹性 0()E E y σεεf ==+ 平衡条件： 2 2 2 2 3 222 02 2 d ()d d d 12 h h h h h h h h M b y y E y b y y bh E b y y E b y y E σε f εf f -- - - = =+=+=???? （2） 钢筋混凝土受弯构件正截面非线性分析的基本思路 图3-8 钢筋混凝土截面 根据平截面假定， y x h y x y n s n c -+ =+ =+=0000εεεεf εε y ——计算应变点的坐标 s x n h 0 A s b εt op εbot f y ε x h A b y ε0
三维钢筋混凝土框架结构的静力弹塑性分析 1静力弹塑性分析 静力弹塑性分析又称为Pushover分析，是基于性能的抗震设计中最具代表性的分析方法。所谓基于性能的抗震设计是以某种目标性能为设计控制目标，而不是单纯的满足规范要求的承载能力的设计方法。其步骤是先按照规范要求进行抗震分析和构件设计，然后通过Pushover分析获得结构的极限承载能力，最后通过非线性位移结果评价结构是否满足目标性能要求。 目前规范中推荐的基地剪力法和反应谱法均为弹性分析方法，这些方法也被称为基于荷载的设计方法。而基于性能的设计方法是使用与结构损伤直接相关的位移来评价结构的变形能力，所以又被称为基于位移的设计方法。 2基本原理 结构静力弹塑性分析方法本质上是一种与反应谱相结合的静力非线性分析方法。它根据结构具体情况用与之相适应的成一定分布的水平加载方式，用二维或伪三维力学模型代替原结构，对结构施加单调递增荷载直到将结构推至一个给定的目标位移或结构呈现不稳定状态为止，以此来分析结构进入非线性状态时的反应，从而判断结构及其构件的变形受力是否满足设计和使用功能的要求。 3计算理论 静力非线性分析是结构分析模型在一个沿结构高度为某种规定分布形式且逐渐增加的侧向力或侧向位移作用下，直至结构模型控制点达到目标位移或结构倾覆为止的过程。控制点一般指建筑物顶层的形心位置，目标位移为建筑物在设计地震力作用下的最大变形。非线性弹塑性分析包括能力谱方法，使用能力（推覆）曲线和折减的反应谱曲线的交点来估计（预测）最大位移；位移系数方法，使用推覆分析和一个改进的等效位移估计方法来估计最大位移；割线方法，使用替代结构＆割线刚度来估计最大位移。能力谱方法是一种非线性静力方法，它提供了将结构力－位移能力曲线（例如，Pushover曲线）与用反应谱表示的地震需求曲线相比较的作图方法，是评估、改进已有混凝土结构设计的一个非常有用的工具。该作图方法可以清楚的反映结构对地震地面运动的反应，并且它能够就不同的结构修正方案比如提高刚度或者强度对结构地震反映的影响，提供快捷并且清晰的图示。简化的非线性分析使用推覆方法，需要确定三个基本要素：能力，需求或者位移，性能。 确定能力谱曲线 结构的全部能力由构成结构的全部构件的强度＆变形能力构成。为了确定（结构）弹性范围以外的能力，需要运用一些非线性分析方法，如推覆方法。确定能力谱曲线的步骤如下：1确定结构的计算模型 2结构构件的实际承载力计算 3构件的弹性、开裂和屈曲后刚度的估计 4用Pushover分析估计层间侧向刚度和层间位移角 5确定结构承载力曲线，如图1
钢筋混凝土结构非线性动力学分析 是一项非常重要的技术，可以对建筑结构进行更加精确的分析 和预测。在近年来，在建筑工程领域中得到广泛应用，成为了结 构设计和施工过程中必不可少的工具。 一、钢筋混凝土结构的非线性动力学特征 钢筋混凝土结构的非线性动力学特征主要表现在以下几个方面： 1. 材料非线性 钢筋混凝土材料有很多非线性特征，如本构关系、屈服性能、 刚度退化等。在结构受力时，由于应力作用程度的变化，材料的 非线性性质也会随之产生变化。因此，在中，材料的非线性特征 必须要得到充分考虑。 2. 几何非线性 钢筋混凝土结构的形变具有明显的非线性特征，即随着结构受 力或受外界因素影响，结构的形状和尺寸也会发生明显的变化。 因此，在分析钢筋混凝土结构非线性动力学时，需要考虑结构的 几何非线性特征，并对其进行合理的计算和处理。 3. 边界非线性
钢筋混凝土结构与周围环境的相互作用也具有非线性特征，包 括结构与地基的相互作用、结构与地震波的相互作用等。这些边 界非线性特征对结构的动力响应产生很大的影响，因此需要在分 析时进行充分考虑。 二、 在中，一般采用数值模拟方法，即有限元方法或离散元方法。 其中，有限元方法是一种非常常见的方法，具有广泛的应用前景。 1. 有限元方法 有限元方法是一种应用广泛的离散化数值模拟方法，适用于求 解结构在动力荷载作用下的非线性响应。该方法将结构分成若干 小单元，通过在每个小单元中建立方程组，进而求解整个结构的 响应。有限元方法的优点是能够考虑结构的非线性特征，具有很 强的适用性和可靠性。但是，有限元方法也存在一些缺点，如计 算量大、计算时间长等。 2. 离散元方法 离散元方法是一种基于排除法的数值模拟方法，适用于求解结 构的动力响应和碰撞问题。该方法通过将结构离散化成若干小颗粒，模拟颗粒之间的相互作用行为，进而求解整个结构的响应。 离散元方法的优点是能够模拟结构的碰撞行为，具有很强的适用
钢筋混凝土结构非线性有限元分析共 3篇 钢筋混凝土结构非线性有限元分析1 钢筋混凝土结构是现代建筑结构中常用的一种结构形式。由于钢筋混凝土结构自身的复杂性，非线性有限元分析在该结构的设计和施工过程中扮演着重要的角色。非线性有限元分析是建立在解析的基础之上的，它可以更真实地模拟结构在实际载荷下的变形和破坏特性。本文对钢筋混凝土结构的非线性有限元分析进行细致的介绍。 首先需要了解的是，钢筋混凝土结构存在多种非线性问题，如材料非线性、几何非线性和边界非线性等。这些非线性问题极大地影响了结构的受力性能。在结构的设计阶段，要对这些非线性因素进行充分分析。 钢筋混凝土结构在材料方面存在很多非线性问题，例如，混凝土的拉应力－应变曲线存在非线性变形，钢筋的本构关系存在弹塑性和损伤等等。这些材料的非线性特性是钢筋混凝土结构变形和破坏的重要因素。钢筋混凝土结构材料的非线性特性需要通过相关试验来获得，例如混凝土的轴向拉伸试验和抗压试验，钢筋的拉伸试验等，试验数据可以被用来建立预测结构非线性响应的有限元模型。 钢筋混凝土结构在几何方面存在很多非线性问题，例如，结构的非线性变形、结构的大变形效应、结构的初始应力状态等等。钢筋混凝土结构几何的非线性效应可通过有限元分析明确地描述。要对几何非线性进行分析，通常使用非线性有限元分析程序，其中包括基于条件梯度最优化技术的材料和几何非线性分析以及有限元法分析中使用的高级非线性模拟技术。
钢筋混凝土结构的边界条件也可能导致结构的非线性响应，例如基础的扰动、结构的支承和约束条件等。所有这些条件都会导致模型在分析中出现非线性行为。 最后，非线性有限元分析可以简化结构设计的过程，并且可以更准确地分析结构的性能。另外，分析过程中还可以考虑更多因素，例如局部的材料变形、应力浓度等等，让设计人员了解到结构的真实状态。 总之，钢筋混凝土结构非线性有限元分析是现代建筑结构中常用的一种结构分析方式，对于设计和施工都有着重要的意义。结构设计人员应该充分了解和熟练掌握非线性有限元分析的相关理论和技术，以提高其工作效率和结构设计质量。 钢筋混凝土结构非线性有限元分析2 钢筋混凝土结构非线性有限元分析 钢筋混凝土结构是一种常见的建筑结构，其具有较高的强度和刚度，因此广泛应用于各种建筑物中。在钢筋混凝土结构设计和优化中，非线性有限元分析是一种有效的工具，可以用于分析结构在荷载作用下的变形和破坏。本文将简要介绍钢筋混凝土结构的非线性有限元分析方法和其应用。 一、钢筋混凝土结构的非线性特性 钢筋混凝土结构是一种典型的复合材料结构，其本身具有多种非线性特性，如材料的非线性、几何的非线性、接触的非线性等。其中，材料的非线性主要表现为混凝土的本构关系和钢筋的裂纹扩展效应，这些效应会在荷载作用下导致材料的破坏。几何的非线性指的是结构在荷载作用下的大变形效应，因为钢筋混凝土结构通常是由许多小的构件组成，其受力状态和变形状态会发生较大变化。接触的非线性主要表现为结构中不同构件之间的接触和摩擦效应，在大变形计算中必须
钢混结构非线性分析 姓名： 学号： 指导老师：
钢筋混凝土结构非线性分析概述 李贝娜2015632010 摘要：近年来，钢筋混凝土非线性有限元理论获得了重大的发展，与线弹性分析方法以及常规计算模型相比，非线性有限元方法具有适应性强、力学概念明确、分析精确等优点。对钢筋混凝土非线性有限元的基本原理、研究过程中的难点、在科研课题中的典型应用以及相关程序的开发与研究作了简要的述评。 关键词：钢筋混凝土非线性 0 引文 钢筋混凝土结构是土木工程中应用最为广泛的一种结构，但是，由于混凝土是由水泥、水、砂、石子以及各种掺合料或外加剂混合而成的成分复杂且性能多样的建筑材料，所以到目前为止，对钢筋混凝土的力学性能的研究还有很多工作要做。长期以来，人们用线弹性理论来分析钢筋混凝土结构的应力和变形，而以极限状态的设计方法来确定构件的承载能力、刚度等，这显然是不协调的。随着国民经济的提高，越来越多的大型钢筋混凝土构筑物需要修建，而且对设计周期和工程质量都提出了更高的要求。这样一来，常规设计的经验公式就暴露出许多缺点，而钢筋混凝土非线性有限元分析方法因具有准确模拟结构受力状况的特点，已受到人们越来越多的重视。同时，随着有限元理论和计算机水平的不断进步，该方法也得到了迅速的发展并发挥出巨大的作用。 本论文主要对钢筋混凝土非线性有限元分析的基本原理、研究过程中的难点、各种典型应用以及相关程序的开发与研究进行详细介绍与说明。 1 钢筋混凝土非线性分析的基本原理 Ngo和Scordelis[1]最早把有限元方法用于钢筋混凝土结构分析。他们对钢筋混凝土梁进行了线性有限元分析。首先，把混凝土和主钢筋都离散为二维三角形单元，箍筋则用一维杆单元模拟；然后，预先设定了弯曲裂缝的位置，并在钢筋和混凝土之间设置双向弹簧黏结单元，用以模拟钢筋和混凝土之间的黏结滑移关系。这个早期的研究尽管比较粗糙，但是它已经确定了钢筋混凝土有限元分析的基本理论。 钢筋混凝土非线性分析的基本原理可以概括如下:1) 钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土分别离散成有限单元。2) 模拟黏结滑移关系，可以在钢筋和混凝土之间设置黏结单元。 3) 与一般有限元方法相同，即：确定各单元的单位刚度矩阵，并组合成结构的整体刚度矩阵，根据结构所受的荷载和约束，解出节点的未知位移，进而求出单元的应力。随着荷载作用的不断增加，我们就可以得到钢筋混凝土结构自开始受荷到破坏的整个过程的位移、应变、应力、裂缝的形成和发展，钢筋和混凝土结合面的黏结位移，钢筋的屈服和强化以及混凝土压碎破坏等大量有用的数据信息，为研究结构的性能和合理的设计方法提供可靠的依据。 2 钢筋混凝土非线性分析的难点[2-5]
钢筋混凝土板的非线性分析 钢筋混凝土板的非线性分析 钢筋混凝土板是一种常用的结构构件，在建筑和桥梁中广泛应用。由于其在使用过程中会受到各种荷载的作用，因此需要对其进行非线性分析，以确保其安全可靠。 非线性分析是指在分析过程中考虑材料和结构的非线性特性，包括材料的本构关系、几何非线性和接触非线性等因素。在钢筋混凝土板的非线性分析中，需要考虑以下几个方面。 1. 材料的本构关系 钢筋混凝土板的材料包括混凝土和钢筋两部分，它们的本构关系是非线性的。混凝土的本构关系可以采用双曲正切模型或Drucker-Prager 模型等进行描述，而钢筋的本构关系则可以采用弹塑性模型或Ramberg-Osgood模型等进行描述。在进行非线性分析时，需要考虑这些材料的本构关系对结构的影响。 2. 几何非线性
钢筋混凝土板在受到荷载作用后会发生变形，这种变形会导致结构的几何非线性。几何非线性包括平面内的弯曲变形和平面外的扭转变形等。在进行非线性分析时，需要考虑这些几何非线性因素对结构的影响。 3. 接触非线性 钢筋混凝土板在使用过程中会受到多种荷载的作用，其中包括接触荷载。接触非线性是指结构中两个或多个体之间的接触面会发生变形，从而影响结构的力学性能。在进行非线性分析时，需要考虑接触非线性对结构的影响。 以上三个方面是钢筋混凝土板非线性分析的关键因素，下面将对其进行详细介绍。 1. 材料的本构关系 混凝土的本构关系可以用双曲正切模型或Drucker-Prager模型等进行描述。其中，双曲正切模型是一种常用的混凝土本构模型，其本构方程如下： σ = f(ε) = σc + α(ε-εc) + β(ε-εc)/(1+(ε-εc)/γ)
钢筋混凝土结构非线性受力分析 钢筋混凝土结构是现代建筑中常用的结构形式之一。在受到外力作用时，钢筋混凝土结构会发生非线性受力变形。因此，进行钢筋混凝土 结构非线性受力分析是非常重要的。本文将从以下几个方面进行详细 的研究：钢筋混凝土结构的基本原理、非线性受力分析的基本方法、 非线性受力分析中的关键问题以及非线性受力分析在工程实践中的应用。 一、钢筋混凝土结构的基本原理 钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土组成的复合材料。钢筋的主要作用 是承受拉力，而混凝土的主要作用是承受压力。在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土之间的相互作用是非常重要的。 钢筋与混凝土之间的黏结力是保证钢筋混凝土结构力学性能的关键因 素之一。黏结力的大小主要受到混凝土的性质、钢筋的表面状态、钢 筋的直径和混凝土的配合比等因素的影响。 二、非线性受力分析的基本方法 非线性受力分析是在钢筋混凝土结构受到外力作用时，考虑结构的非
线性变形情况，通过数值计算方法得到结构的受力状态和变形情况的分析方法。非线性受力分析的基本方法包括以下几个步骤： 1.建立结构模型：根据实际结构情况，建立结构模型，确定结构的几何形状、材料性质、边界条件等。 2.确定受力状态：根据结构模型，确定结构受力状态，包括结构的受力分布、应力状态、变形情况等。 3.建立数学模型：根据结构模型和受力状态，建立数学模型，将结构的受力状态转化为数学方程。 4.求解数学模型：通过数值计算方法，求解数学模型，得到结构的受力状态和变形情况。 5.分析结果：根据求解结果，分析结构的受力状态和变形情况，评估结构的安全性和可靠性。 三、非线性受力分析中的关键问题 1.材料本构关系：材料本构关系是非线性受力分析的关键之一。钢筋混凝土结构的材料本构关系是非线性的，需要考虑材料的弹塑性变形、损伤和断裂等。
钢筋混凝土结构的非线性分析及应用 一、引言 钢筋混凝土结构是目前建筑工程中使用最为广泛的结构形式之一。其优点在于具有较高的刚度和承载能力，能够承受较大的荷载，同时还能保证建筑物的安全性和耐久性。然而，在实际的使用过程中，钢筋混凝土结构也会面临一些问题，例如裂缝、变形、破坏等。因此，进行钢筋混凝土结构的非线性分析就显得非常重要。 二、钢筋混凝土结构的非线性分析 非线性分析是指在考虑结构材料的非线性特性时，进行的结构计算分析方法。在钢筋混凝土结构中，其材料的非线性特性主要表现为材料的强度和刚度不是线性的关系。因此，钢筋混凝土结构的非线性分析主要涉及到以下几个方面： 1. 材料的非线性特性分析 钢筋混凝土结构中，混凝土和钢筋的强度和刚度不是线性的关系。因此，在进行非线性分析时，需要对材料的非线性特性进行分析。这一过程主要包括弹性模量、极限强度、屈服强度等方面的分析。
2. 结构的非线性特性分析 钢筋混凝土结构中，结构的非线性特性主要表现为构件的变形、裂缝和破坏等。因此，在进行非线性分析时，需要对结构的非线性特性进行分析。这一过程主要包括构件的刚度、变形、裂缝和破坏等方面的分析。 3. 荷载的非线性特性分析 钢筋混凝土结构中，荷载的非线性特性主要表现为荷载的大小和方向对结构的影响。因此，在进行非线性分析时，需要对荷载的非线性特性进行分析。这一过程主要包括荷载的大小和方向对结构的影响等方面的分析。 三、钢筋混凝土结构的应用 钢筋混凝土结构的非线性分析可以应用于以下几个方面： 1. 结构设计 非线性分析可以帮助工程师更好地了解结构的强度和刚度，从而更精确地设计出符合实际需要的结构。同时，非线性分析还可以帮助工程
建筑知识：建筑材料的非线性分析与优化建筑工程的质量和稳定性是保证安全和可持续发展的重要保障，而建筑材料的质量直接关系到建筑工程的稳定性和耐用性。在实际的建设过程中，建筑材料的非线性分析与优化是保证建筑工程质量、提高建筑材料性能的关键技术。 一、建筑材料的非线性分析 建筑材料的非线性分析是指当材料承受一定的载荷时，其力学性能发生变化的现象。材料的非线性分析是不可避免的，在设计中必须考虑到非线性效应对设计的影响，并进行相应的修正和优化。 1.轴向受压的混凝土材料的非线性分析 在实际的工程应用中，混凝土出现了“骨架曲线”的特性，在不同的载荷下，它的应变硬化率也不同。这种情况下，使用线性弹性理论来分析混凝土不能完全符合实际情况。
对于轴向受压的混凝土材料，采用理论模型可以更好地描述非线性物理现象。通过混凝土骨架的微观分析，建立了各向同性的弹塑性理论模型，这种模型被广泛地应用于混凝土结构设计中。 2.钢筋混凝土的非线性分析 在钢筋混凝土中，钢筋和混凝土输送负载的方式不同，因此在载荷作用下，这两种材料的形变和应力响应不同。另外，在钢筋混凝土中，混凝土的应力-应变关系是非线性的，随着加荷的增加，弹性模量和抗拉强度都会增加。 对于钢筋混凝土，采用非线性有限元方法建立的数值模型可以更精确地描述其非线性特征。该方法可以模拟出混凝土的非线性应力-应变特性和裂缝的产生和扩展情况，并根据实际材料性能进行相应的修正。 二、建筑材料的优化设计 材料优化设计是保证建筑工程质量的基础工作。优化设计的目的是在满足强度和刚度等基本要求的前提下，通过材料性能的优化实现结构的轻量化和高效化。
1.硅酸盐水泥混凝土的优化设计 硅酸盐水泥混凝土作为一种新型的材料，它具有良好的力学性能 和化学稳定性。通过研究混凝土中的微纤维增强体系，可以增强混凝 土的耐劈裂性和韧性，提高混凝土的力学性能。另外，在混凝土中加 入微粉、飞灰等物质，可以防止混凝土龟裂、提高混凝土的抗渗透性 和耐久性。 2.钢筋混凝土梁的优化设计 钢筋混凝土梁在设计中，应根据实际需要来选择不同截面形式， 以及不同的钢筋配筋形式。在优化设计过程中，应根据实际工程需要，在满足强度要求的前提下，通过调整集中钢筋的位置，减少钢筋用量，从而达到结构轻量化和高效化的目的。 三、建筑材料的研究和应用现状 目前，建筑材料的研究和应用已逐渐从传统材料向新型材料、高 性能材料和环保材料方向发展。例如，在环保领域，人们已经开始研 究和应用新型环保混凝土、再生钢筋混凝土、绿色高性能复合材料等 材料，以减少对环境的污染。
钢筋混凝土结构的非线性分析与设计研究 随着建筑行业的不断发展，钢筋混凝土结构成为了一种广泛应用的结构形式。 在这种结构中，混凝土承受压力，钢筋承受拉力，二者共同工作，使得结构具有很大的抗震和承重能力。然而，随着建筑物的逐渐增高和跨度的扩大，钢筋混凝土结构所面临的挑战也日趋严峻。传统的弹性理论无法解释钢筋混凝土结构的非线性行为，因此，非线性分析与设计成为了当前钢筋混凝土结构设计工作的重要领域。一、非线性分析与设计的概述 非线性分析是一种能够刻画结构非线性行为的分析方法，它不同于传统的基于 弹性理论的线性分析。与线性分析比较，非线性分析具有更加精确的计算能力，可以考虑设计工程中出现的各种非线性现象，例如大变形、本构非线性、接触非线性、材料软化等。因此，非线性分析被广泛用于钢筋混凝土结构等非线性体系的计算和分析，以及强震地区的抗震设计，可以对结构受到的载荷进行全过程模拟和仿真，确定结构的破坏过程和极限承载力。 二、钢筋混凝土结构的非线性行为 钢筋混凝土结构的非线性行为主要表现在以下几个方面。 1、局部非线性行为 混凝土存在着应力-应变曲线中的“拐点”——即塑性转移点。在此之前，混凝土具有线弹性的特性，之后则具有塑性韧性。一旦混凝土构件发生塑性，其刚度就会大量下降，这将导致结构的整体刚度产生变化。 2、整体非线性行为 钢筋混凝土结构在遭受大荷载作用时会出现“局部破坏-破坏扩展”的非线性现象。在大荷载下，混凝土构件内部出现微小的毛细裂缝，随着载荷的增加，这些裂纹逐渐扩展，当超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土会发生破坏。
3、材料本构非线性行为 材料的本构非线性会影响整个构件的非线性行为。由于混凝土和钢筋之间的负荷传递，钢筋的非线性特性也会对整体结构的非线性行为产生影响。 三、非线性分析与设计的应用 1、求解结构极限状态 非线性分析可以更加精确地计算出结构在超载情况下的极限状态。在设计中，通过对结构进行非线性分析，可以确定其最终破坏的位置、形式和荷载。 2、优化结构设计 通过非线性分析找出结构的缺陷和不足，优化结构设计方案，提高结构的抗震能力和整体承载能力。 3、评估结构安全性 非线性分析可以更加准确地评估结构的安全性。根据非线性计算方法，可以得到结构的应力-应变分布图像，从而判断结构的安全性和可靠性。 四、非线性分析与设计的应用案例 我在研究生阶段涉及到了一个非线性分析与设计的应用案例。根据不同的抗震设防烈度，对建筑进行了不同等级的抗震分区，并对建筑进行了非线性地震响应分析，预测了建筑在不同分区的地震作用下的安全状况，并优化结构设计，提高了建筑的抗震性。 在非线性分析与设计的研究中，需要选取合适的计算工具和分析方法，并对材料、结构进行适当的分析和优化，以使结构在最恶劣的情况下也能够保证其持久、稳定及维修方便等特性，有利于抵御地震、风灾等自然灾害的威胁。
面向对象开放程序OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与初 步开发共3篇 面向对象开放程序OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与 初步开发1 随着科学技术的快速发展，钢筋混凝土结构的应用越来越广泛。然而，钢筋混凝土结构的分析涉及到众多的非线性因素，这给钢筋混凝土结 构的设计与分析带来了极大的挑战。为了更好地进行钢筋混凝土结构 非线性分析，我们可以采用面向对象开放程序OpenSees进行开发。 OpenSees是一款开源的地震工程模拟软件，其功能强大、易学易用、 模块化，可以支持快速有效地进行地震工程模拟。在应用中，OpenSees可以应用于任何类型的结构，包括钢筋混凝土结构，具有良 好的可扩展性和灵活性，可以根据用户需求进行个性化的开发和定制。使用OpenSees进行钢筋混凝土结构非线性分析，可以得到精确的分析 结果，为钢筋混凝土结构的设计提供重要参考。 在钢筋混凝土结构非线性分析中，OpenSees可以用于进行静力分析、 动力分析、地震响应分析等。在进行静力分析时，OpenSees可以通过 已知的荷载和结构几何特性，计算出结构的受力情况，获得结构的内 力和位移分布。在进行动力分析和地震响应分析时，OpenSees可以分 析结构的动力特性和地震反应，快速进行地震灾后评估和结构加固的 设计。 在钢筋混凝土结构非线性分析中，应用OpenSees进行初步开发时需要 进行以下几个方面的工作：首先，需要对OpenSees的基本理论和使用 方法进行学习和掌握。其次，需要进行钢筋混凝土结构的建模和离散
化操作，建立结构模型，确定节点和单元等基础元素。然后，需要进 行材料模型的选择和参数设定，根据材料的弹塑性特性进行模拟。 最后，需要进行边界条件的设定和分析求解操作，以得出结构的内力 和位移分布，进行分析结果的后处理和可视化。通过这些步骤，可以 开发出适用于钢筋混凝土结构非线性分析的OpenSees子程序，提高分 析效率和精度。 总之，OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中具有广泛的应用前景。通过OpenSees的应用和初步开发，可以更好地解决钢筋混凝土结构设 计和分析中的非线性问题，为对结构安全性的评估和优化设计提供有 益支持。 面向对象开放程序OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与 初步开发2 OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation) 是一款面向对象开放源代码的软件，用于执行地震工程模拟。OpenSees 通过有限元方法进行结构建模和分析，是一个非常灵活的工具，已被广泛应用于地震工程、结构力学以及其他相关领域的研究和 设计中。 钢筋混凝土结构非线性分析是 OpenSees 的一个重要应用领域。非线 性分析是一种更加真实地反映结构在受力时的实际状态的方法，它可 以分析结构的非线性行为，如裂缝、损伤、塑性畸变等。在钢筋混凝 土结构的分析中，非线性分析可以更准确地模拟结构在地震或其他载 荷下的响应，评估结构的安全性和可靠性，以及指导相关工程设计的 决策和优化。 OpenSees 提供了丰富的功能和算法，可用于钢筋混凝土结构的非线性 分析。OpenSees 支持多种元素类型，如单元、杆单元、梁单元、壳单元、板单元等，这些元素可以用于构建复杂的结构模型。OpenSees 还
基于ANSYS的钢筋混凝土梁的非线性分析 摘要：本文主要通过介绍混凝土的本构模型，利用SOLID65号单元阐述ANSYS如何实现钢筋混凝土梁的建模，开裂，破坏等受力性能。 关键词：混凝土，有限元，非线性 The Nonlinear Analysis of Reinforced-Concrete Beam Based On Ansys Dang Jianping (Baotou Construction engineering cost can administer station, Baotou 014010) Abstract:By introducing the concrete constitutive model,the paper expounds ANSYS how to realize the modeling, craze, destructive force performance of the reinforced concrete beam using SOLID65 Element. Keywords: concrete, finite element, nolinear 1 SOLID65单元的材料属性 ANSYS的SOLID65单元是专为混凝土，岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。它可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维，型钢等），以及材料的抗裂和压溃现象。SOLID65单元最多可定义3种不同的加固材料，即此单元允许同时拥有四种不同的材料。混凝土材料具有开裂，压碎，塑性变形和蠕变的能力；加强材料则只能受拉压，不能承受剪切力。 2 材料本构关系模型 2.1 混凝土本构模型 根据弹塑性理论建立混凝上的本构关系时，必须对屈服，条件流动法则、硬化法则即塑性模型三要素做出基本假定。ANSYS弹塑性本构关系主要使用Mises 屈服准则或Drucker-Prager屈服准则。 2.2 混凝土破坏准则
钢筋混凝土构件的非线性分析 背景：钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程的材料，其具有高强度、耐久性和防火性能好的优点。然而，钢筋混凝土构件在荷载作用下的性能并不是线性的，而是呈现出明显的非线性特征。因此，为了准确地描述和预测钢筋混凝土构件在荷载作用下的行为，进行非线性分析是必要的。非线性分析能够考虑到材料和结构的非线性行为，提供更准确的计算结果，对于工程设计和施工具有重要意义。 理论：钢筋混凝土构件非线性分析的理论基础主要包括材料非线性理论和结构非线性理论。材料非线性是指材料的应力-应变关系不是直线，而是呈现出曲线特征。结构非线性则是指结构在荷载作用下的变形不是简单的线性关系，而是伴随着结构失稳和破坏的复杂过程。在非线性分析中，需要基于材料和结构的非线性理论建立相应的数学模型，并通过数值方法求解。 方法：钢筋混凝土构件非线性分析的方法主要包括有限元法和有限差分法。有限元法是一种将结构离散成许多小的单元，对每个单元进行非线性分析，再整合成整体的方法。有限差分法则是一种将结构划分为一系列的网格，对每个网格进行非线性分析，再整合成整体的方法。两种方法都具有各自的优点和适用范围，具体选用哪种方法需根据实
际情况进行判断。 应用：钢筋混凝土构件非线性分析在建筑工程领域有着广泛的应用。例如，在桥梁工程中，对桥梁结构进行非线性分析可以更准确地预测其在车辆荷载作用下的性能，为桥梁设计提供更为可靠的依据。在建筑工程中，对高层建筑结构进行非线性分析可以更准确地预测其在地震作用下的性能，为建筑物的抗震设计提供更为可靠的依据。在水利工程、核电站等其他工程领域中，钢筋混凝土构件的非线性分析同样具有重要意义。 钢筋混凝土构件的非线性分析是建筑工程领域中非常重要的研究课题。通过非线性分析，可以更准确地预测结构的真实性能，为工程设计和施工提供更为可靠的依据。本文介绍了钢筋混凝土构件非线性分析的背景、理论基础、方法及其应用案例。可以看出，非线性分析考虑了材料和结构的非线性行为，能够更准确地描述和预测结构的性能。随着计算机技术和数值计算方法的发展，非线性分析已成为建筑工程领域中的重要工具，对于提高工程质量、保障结构安全具有重要意义。钢筋混凝土结构在反复荷载作用下呈现出复杂的非线性行为，对其进行分析有助于深入理解结构的性能和设计。非线性有限元分析作为一种强大的数值工具，可以为反复荷载下的钢筋混凝土构件分析提供精
混凝土非线性分析作业
混凝土简支梁受弯性能非线性分析 本文采用有限元分析软件ANSYS 进行受两点荷载的混凝土无腹筋简支梁受弯性能非线性分析。 1几何属性 钢筋混凝土简支梁模拟计算：某3m 长钢筋混凝土梁，截面200×100mm ，两端简支支撑，梁底配筋2φ20受拉钢筋，梁顶面受集中荷载荷载作用，分析时荷载取值分别为0、10、20、30、40、50、60KN 。 2材料属性 1）混凝土：C30，其材料属性如下表1。 表1 C30混凝土材料的输入参数一览表 2）钢筋 钢筋弹性模量E s 0＝2E5，钢筋屈服强度标准值HRB335二级钢335N/mm 2，泊松比 ν＝0.25。 3 材料的本构关系 钢筋采用理想弹塑性模型的应力-应变本构关系，表达式如式(1)所示： () () s s s y s y s y E f εε εσε ε≤=>⎧⎪⎨ ⎪⎩ （1） 式中，sy ε、su ε——钢筋屈服应变和极限化应变， E s 0—钢筋的弹性模量2E5；y f －钢筋屈服强度标准值二级钢335N/mm 2。 混凝土轴心受压应力—应变关系模型，数学表达式如式2。
式中，c σ——混凝土的压应力；c ε——混凝土的压应变；0c σ——混凝土的峰值压应力，取其值为混凝土轴心抗压强度标准值，即0c tk f σ=；0c ε——对应峰值应力的混凝土压应变，取值为0.002；c E ——混凝土弹性模量；cu ε——混凝土的极限压应变，取值为0.0035； 破坏准则选用ANSYS 自带的W －W 五参数破坏准则，单轴抗拉强度2.6，张开裂缝传递系数0.7，裂缝闭合传递系数1，关闭压碎开关。 钢筋采用双线性随动硬化材料，弹性模量200000，泊松比0.2，屈服应力360MPa ，硬化斜率20000。 4模型建立 采用分离式配筋，混凝土采用solid65单元，钢筋采用link8单元。 为了便于收敛，不考虑混凝土压碎。 模型中钢筋在混凝土梁下表面，不考虑钢筋和混凝土之间滑移。 5算法及收敛准则 采用Full N-R 算法。 收敛准则采用力收敛准则，收敛条件放宽到0.01。 6收敛准则和迭代策略 本计算分析中采用牛顿－拉斐逊法来使方程{}{}{}T nr K u p p ⎡⎤∆=-⎣⎦ 达到一个收敛解，程序反复求解此方程，直至残差小到可以接受的程度，如果收敛准则的表达式 {}()||||R ref R R ε<，则求解收敛，式中{}||||R 是残差的矢量范数，计算分析中对于力采用二范数收敛准则，对于位移采用无穷范数收敛准则，并打开二分法来获得收敛解。由于在划分网格过程中会产生少量形状不好的单元，导致在求解过程中出现小主元而影响收敛速度，所以适当放宽了收敛准则，且本问题下的非线性相应不预报器会导致发散的结果，所以计算时关掉预报器。 20000 2c c c c c c c c εεσσεεσσ⎧⎡⎤ ⎛⎫⎪⎢⎥=-⎪ ⎪⎨⎢⎥⎝⎭⎣⎦ ⎪=⎪⎩0() c c cu εεε≤≤0(0) c c εε≤≤（2）
浅析钢筋混凝土构件的非线性混合条元3300字 钢筋混凝土构件非线性分析基本方法一般有两种，即极限分析和有限元分析。 极限分析理论假设材料为刚塑性，按塑性变形规律研究结构达到塑性极限状态的行为，在分析中忽略弹性变形的影响。Hillerborg提出的有限条带（FSM）就是极限分析法的一种，它根据极限分析的下限定理建立，即选择一个满足平衡条件的内力场，然后按照各点内力大小确定构件的截面尺寸及配筋，以满足屈服条件。条带法的基本思想是将构件分解成单独在x方向和y方向工作的一系列梁，同时将构件上的荷载也分解成沿x方向上的荷载和沿y方向上的荷载，这样就可以将复杂受力构件的分析变换为沿x,y方向的两组梁的计算问题，这种方法永远是偏于安全的，但是只适用于已知荷载下构件的设计问题，不能用于已知构件的截面强度求极限荷载的问题。 为了改进有限条带法(ＦＳＭ)的适应性,许多学者尝试着将有限条带法与有限元法(ＦＥＭ)结合使用。1987年,哈尔滨建筑工程学院的王焕定正式提出了混合条元法(Ｃｏｍｐｏｕｎｄｆｉｎｉｔｓｔｒｉｐｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ)。武汉工业大学的夏晓艳对薄板弯曲的混合条元法也作了专项研究。本研究将应用混合条元法对钢筋混凝土构件的平面问题进行非线性分析。 1.混合条元法的位移函数 混合条元法的位移函数由矩形单元位移函数和两端固定条的位移函数迭加而成,因而兼具有限条带法(ＦＳＭ)和有限元法(ＦＥＭ)的特点。与有限条带法相比,混合条元法的适用性大为增强,一方面,混合条元能够象有限单元一样,可通过约束结点位移来模拟支承条件另一方面,它还可通过与矩形单元、三角形单元结合使用,来适应不同的边界条件和应力梯度。此外,混合条元法允许单元两维坐标的尺寸有较大的差别,能有效降低单元数量,使结构总刚阶数下降。非线性分析一般涉及到迭代算法,如果采用混合条元降低结构总刚阶数,非线性分析的计算工作量必然大幅减少,这是采用混合条元法对钢筋混凝土构件进行非线性分析的主要原因。 典型的平面问题中的混合条单元见图1,ｂ》ａ。位移函数由平面问题满足固定边界(ｙ=0和ｙ=ｂ处ｕ=ｖ=0)的有限条带法的位移函数和四节点矩形单元的位移函数迭加而成,见(1)式。 （1） 2.混合单元法的本构关系和破坏准则 钢筋混凝土混合条元模型的建立假定钢筋与砼完全粘结,没有相对滑移。本构关系和破坏准则选取的模型属多线性模式,是由加拿大学者Ｓ.Ｂａｌａｃｋｒｉｓｈｍａｎ在1988年提出的。该本构模型包括一条分段线性的单轴应力―应力曲线(图2)。受拉区的反应考虑了受拉软化和受拉强化,受压区的反应考虑了受压强化和受压软化。 在双向应力的情况下,该模式考虑砼开裂之后的正交性,正交主轴与裂缝方向一致,剪切刚度近似地认为呈分段线性,在不同的破坏段之间不连续。双向应力下应力―应变曲线中的极限强度值根据图3中的破坏包络图来进行调整。图2所示的分段线性曲线应用于双向应力下的某一个正交主向上时,必须分离泊松比的影响,将其折算到近似的单轴状态。当正交应力为零时,极限抗压强度fcu可取为f’c, f’c为圆柱试件的抗压强度,极限抗拉强度ftu可取为f’t, f’t 为砼在劈裂试验中测得的抗拉强度。对正交应力为不同值的情况,fcu和ftu的值按图3中的