预应力碳纤维板加固钢筋混凝土简支梁的有限元分析

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运用有限元方法建立计算机仿真结构试验模型,预测结构受力性能,作为科学研究的一种辅助手段,能弥补试验的不足与缺陷,对结构理论的发展有积极的推动作用。 本文基于预应力碳纤维板加固钢筋混凝土简支梁的试验基础上,为了研究普通梁、非预应力碳纤维板加固简支梁、预应力碳纤维板加固简支梁三种不同梁的各种工作性能,在详细的讨论了混凝土、钢筋、碳纤维各种材料的本构关系后,通过计算机仿真软件ANSYS,模拟了上述三种梁在荷载作用下从梁体开裂、梁体内受拉钢筋屈服到梁极限承载破坏三种不同状态过程。 对于预应力碳纤维板加固简支梁复合材料的非线性特点,本文在模拟过程中讨论了钢筋混凝土梁体建摸的选择、各种材料参数选取、预应力的施加、生死单元的应用、计算的收敛准则等因素对计算结果的影响,并于最后绘出了普通梁(L1)、非预应力碳纤维板加固梁(L2)、不同预应力强度(50KN和30KN预应力)的2根预应力碳纤维板加固梁(L3和L4)的荷载.位移曲线,碳纤维板应变特性曲线,受拉钢筋应变特性曲线,将模拟理论值与试验值的几个关键荷载和曲线进行了对比分析。 研究结果表明,本文的模拟结果和试验吻合良好,验证了模拟的可行性和准确性,并就模拟和试验结果得出了采用预应力碳纤维片材加固钢筋混凝土梁,能极大程度提高梁的开裂荷载,增大梁的整体刚度,减小梁的变形,有利于梁的极限承载力的提高,并且施加预应力以后,碳纤维的高强度性能能够得到充分利用,增强了碳纤维片材的加固效果的结论。本文对预应力碳纤维板加固钢筋混凝土简支梁的模拟和研究成果可供同类结构加固和补强模拟及研究提供参考。
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