钢筋混凝土剪力墙非线性数值模拟

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本文采用ANSYS软件对一种新型剪力墙——暗支撑剪力墙进行了数值模拟.将计算结果与试验数据作对比,验证数值模型的正确性,重点讨论了暗支撑仰角、暗支撑配筋率、暗柱等因素对剪力墙耗能能力的影响.将一种考虑钢筋混凝土多种微观作用的应力应变关系作为已开裂高斯点的应力应变本构模型引入到有限元方法当中.采用CMM的裂缝模式解决了裂缝间距求解受到单元尺寸限制的问题,按虚功原理推导了不必计算单元刚度矩阵而直接求解迭代残余力的方法,与修正牛顿拉菲逊算法相结合,解决了隐式的应力应变关系无法积分求得单元刚度矩阵这一普遍问题,最终讨论了使得求解加速的方法.基于MATLAB语言编写了多微观力学作用的弥散钢筋有限元计算程序CMORC(Crack membrane program of RC structure),并编写了GUI的前后处理模块.采用广州大学的一批短肢剪力墙试验数据对程序进行对比验算,采用ANSYS对CMORC开裂前的计算结果进行验算,证明计算结果是正确的,并且可以用较少的单元数量达到较高的计算精度.分析了钢筋应力应变分布、粘结滑移特性、曲率弯矩关系等计算结果,重点分析了模型的剪力传递系数分布,在数值上证明了传统弥散单元的剪力系数并不是一常量,而是与多种因素有关,随裂缝增大呈现减小的趋势.
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