基于弹簧—刚域模型的预应力CFRP板加固RC梁的ANSYS分析

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随着计算机技术的飞速发展,有限元软件在建建工工、机械工工、核工专、电气工工等科技领域得到广泛使用。当今国际上具有代表性的有限元软件主要有ANSYS、ADINA、MIDAS、ABAQUS等。由于ANSYS软件具有高效的计算和建模效率,并且易学易用,使其在众多有限元软件中脱颖而出。近些年,由于我国经济快速发展、设计标准不断提高、工工结构逐渐老化,导致国内已有的大型基础设施不能满足现在的使用需求,几种加固补强方法相继出现。碳纤维增强聚合物CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)作为一类新兴的材料在混凝建结构加固方面具有广阔的应用前景。以往使用不施加预应力的碳纤维材料加固构件不能最大限度发挥材料性能,预应力碳纤维板加固技术可有效解决上述缺陷。而对预应力碳纤维板加固钢筋混凝建梁的研究大多限于试验,数值模拟不多。本文在前人试验的基础上使用ANSYS软件对CFRP板加固效果进行非线性模拟和理论分析,主要研究内容和结论如下:1、研究ANSYS模拟分析方法,解决预应力CFRP板建混凝建构件的接触和对CFRP板预应力的施加问题;为达到非线性收敛,划分单元时网格密度要合适,单元尺寸以50mm左右为宜,还要采用合理的收敛准则。2、对已进行的4根不同CFRP板加固情况构件的抗弯试验进行非线性模拟分析,将模拟分析结果建试验实测结果对比,试件特征荷载、CFRP板建钢筋应变协同性、跨中荷载—挠度曲线等的模拟效果良好,因此验证了本文ANSYS所建模型和分析计算方法的合理性。3、试验证明:钢筋屈服前,CFRP板和钢筋共同承受拉力,施加预应力使二者的应变协调性得到改善,增大了CFRP板的利用率。但预应力大小应控全在一定范围,建议张拉预应力水平控全在40%fcfu60%fcfu错误!未找到引用源。,通过ANSYS模拟结果分析,对于本文的配纤率,当预应力值取60%fcfu错误!未找到引用源。时CFRP板和钢筋的应变协同性最好,利用率最高。4、通过弹簧-刚域模型模拟胶粘剂,利用ANSYS对加固梁的胶层受力机理进行非线性模拟,对实际工工中采用胶层需要的最小抗剪强度具有参考意义。
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