张剑
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周储伟
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雷笑
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叶见曙
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卓家寿
复合材料学报
对于混杂CFRP/GFRP筋高性能混凝土(HPC)梁,研究一种新的三维非线性梁壳组合单元,对HPC梁进行了全过程分析.引入实体退化壳单元理论,利用空间梁单元模拟预应力CFRP筋,并根据CFRP筋单元节点线位移和转角位移的协调性,推导CFRP筋单元对梁壳组合单元刚度矩阵的贡献,同时对GFRP筋和HPC梁采用分层壳单元模拟.并运用Jiang屈服准则、Madrid强化准则等描述混凝土的材料非线性,提出一种新的非线性梁壳组合单元,研制相应的三维非线性计算程序.计算结果与试验数据吻合良好,说明本文构造的非线性梁壳组合单元的正确性和研制程序的可靠性,以及混凝土材料非线性描述的合理性;采用组合单元能准确模拟CFRP筋的几何构形,能综合考虑其拉压弯剪性能,利于全面地反映配筋对结构的增强作用.
关键词:
CFRP筋
,
GFRP筋
,
梁壳组合单元
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HPC梁
,
材料非线性
张剑
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王立峰
,
叶见曙
复合材料学报
为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)筋混凝土梁的非线性力学性能,基于非线性理论推导了CFRP筋梁的有限元分析模型:对4个预应力CFRP筋混凝土梁进行了非线性全过程分析,考察了预应力CFRP筋、GFRP筋和普通钢筋的应力发展规律.与试验资料对比可知,计算结果与试验数据吻合良好,说明采用弥散裂缝模式、Owen屈服准则和Hinton压碎准则能较好地描述混凝土开裂、屈服和压碎特性,同时也说明了CFRP筋及其力学效应用组合单元模拟的有效性以及本文中研制程序的正确性.CFRP筋具有高强度性能,梁试件破坏时CFRP筋均未失效;与受拉区配筋为钢筋相比,GFRP筋在全过程中处于弹性阶段.
关键词:
CFRP筋
,
混凝土梁
,
非线性
,
有限元
,
全过程
张剑
,
周储伟
,
叶见曙
复合材料学报
对于高性能碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)筋混凝土梁,研究几何非线性组合壳单元模型,对预应力CFRP筋混凝土梁进行了全过程分析.引入Von Karman理论,推导了局部坐标系下Piola-Kirchhoff应力矩阵和几何刚度矩阵;分别采用组合壳单元和分层壳单元模拟预应力CFRP筋和玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋,并推导了CFRP筋对组合壳单元刚度矩阵的贡献,同时采用Heterosis选择积分技术以避免剪切锁定和零能量模式,研制了相应的非线性计算程序.计算结果与试验数据对比可知,挠度发展规律和预应力CFRP筋应变发展规律均吻合良好,说明了研究单元的有效性及研制程序的正确性;CFRP筋具有高强度性能,梁试件破坏时CFRP筋均未失效;利用预应力CFRP筋应变重分布系数研究了梁的刚度退化规律,表明采用GFRP筋代替普通钢筋在加载后期会使梁的刚度退化减小.
关键词:
CFRP筋
,
几何非线性
,
组合壳单元
,
全过程
,
刚度退化
