【碩士】基于塊體單元法的配筋砌塊墻體數(shù)值模擬研究

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　　【碩士】基于塊體單元法的配筋砌塊墻體數(shù)值模擬研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：西安理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　塊體單元法是基于非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)問(wèn)題提出的數(shù)值模擬方法。由砌塊，砂漿，灌芯混凝土及鋼筋組成的配筋砌塊墻體在宏觀上表現(xiàn)為非連續(xù)介質(zhì)。塊體單元法中“塊體一縫單元一塊體"的單元分布構(gòu)型，和配筋砌塊墻體“砌塊一砂漿一砌塊一的組合方式在幾何上有著相似性；再者，塊體視為剛體，其強(qiáng)度大于變形體縫單元。塊體單元法中的這一點(diǎn)力學(xué)描述，與配筋砌塊墻體中砌塊的強(qiáng)度高于砂漿層的強(qiáng)度是吻合的。鑒于此，本文應(yīng)用塊體單元法實(shí)現(xiàn)配筋砌塊墻體的數(shù)值模擬分析?！　? 本文將配筋砌塊墻體簡(jiǎn)化為平面應(yīng)力問(wèn)題來(lái)分析，在建立墻體的數(shù)值分析模型時(shí)，需要考慮培體中鋼筋的作用效應(yīng)和墻體與其他構(gòu)件連接處的模擬分析。對(duì)此，本文提出了考慮鋼筋作用的塊體單元法計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了在不增加整體剛度矩陣維數(shù)的情況下，將鋼筋的作用效應(yīng)按剛度疊加的方式，記入墻體的整體剛度矩陣中，并以算例驗(yàn)證了此模型計(jì)算程序的合理性和可行性。通過(guò)在墻體和構(gòu)件連接處設(shè)置過(guò)渡層，應(yīng)用有限單元和塊體單元的耦合模型實(shí)現(xiàn)了連接處的模擬?！　? 根據(jù)已有的砌塊材料和砂漿材料的試驗(yàn)分析，本文認(rèn)為這兩種材料在破壞時(shí)表現(xiàn)出明顯的脆性性質(zhì)，因此應(yīng)用基于損傷力學(xué)的本構(gòu)模型來(lái)描述砌塊和砂漿的材料特性，并且提出了適用于本文的砂漿和砌塊的開(kāi)裂準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)之上，應(yīng)用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)了配筋砌塊墻體的開(kāi)裂模擬程序?；贙．C．Voon對(duì)配筋砌塊墻體的試驗(yàn)，本文應(yīng)用墻體的開(kāi)裂模擬程序?qū)哂兴脚浣詈蜎](méi)有水平配筋的兩塊墻體實(shí)現(xiàn)了從開(kāi)始加載到構(gòu)件破壞的全過(guò)程模擬，并繪制出每步加載下的墻體裂縫圖。試驗(yàn)開(kāi)裂過(guò)程和模擬開(kāi)裂過(guò)程的對(duì)比分析驗(yàn)證了本文開(kāi)裂模擬方法的合理性和可行性。此外，由模擬得到的有水平配筋墻體的開(kāi)裂形式與無(wú)水平配筋墻體的開(kāi)裂形式之差異，與試驗(yàn)結(jié)果也是相符的。　　

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