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有限元分析的地下洞室非杆件结构配筋

发布于:2016-03-31 19:35
有限元分析

      地下洞室非杆件结构的配筋是水电工程地下厂房设计中十分关键的一步,目前对结构进行配筋的方法一般有通过结构力学方法或试验给出的结构的极限承载力配计算公式计算,按应力=图形面积计算钢筋用量,按钢筋混凝土非线性有限元分析配筋结构的极限承载力配筋计算公式仅对某些简单结构、构件有效。但地下洞室中的许多结构,形体十分复杂,难以依公式求解,钢筋混凝土有限单元法综合考虑了钢筋和混凝土的非线性特性、钢筋与混凝土间的粘结和滑移、混凝土的开裂与裂缝的发展,可以详细模拟结构各阶段工作状态。但其工作量较大,且有时这并非必要的,基于有限元分析的结构配筋,应力计算和配筋过程相对独立,可以实现快速高效的复杂结构配筋。
      对地下洞室混凝土结构及围岩进行联合受力分析考虑到围岩损伤对混凝土结构的影响,对围岩引入弹塑性损伤本构关系混凝土单元采用弹性本构,并在混凝土和围岩间设薄层接触单元对混凝土及围岩,整体按增量变塑性刚度法进行计算问题域内一插值点,应力可由结点应力插值计算获得,即这里形函数是局部坐标的函数,在弹塑性损伤有限元迭代计算的每个荷载的增量步中,由位移增量通过应力修匀可计算结点应力增量。
      对模型进行消隐,建立表面单元线表这里定义表面单元面仅有一相关单元或相关单元中仅有一衬砌单元,表面单元线包含在表面单元面中,以一平面截取表面单元线,生成内外轮廓交点,依序连接交点,即形成内外轮廓线定义两交点相邻,如果它们处在同一表面单元面内,则可对所有交点进行排序和分组,即对应内外两组交点,对内轮廓线中每一线段,作中垂线向外延伸与外轮廓相交,即获得配筋截面有时所有交点仅构成一组轮廓,如图可定义内轮廓由所有凹点构成,交点凹凸性可按参文献算法得到。
      本研究基于有限元分析,实现了地下洞室非杆件结构的配筋,基于有限元分析的应力图形法配筋,适应多种复杂结构,同时应力分析与配筋过程相独立,具有较高的效率对圆筒结构的验算表明,该方法具有较高的精度。本研究采用应力修匀计算结点应力,再计算插值点应力特别地,该方法对于网格稀疏的情况。本研究所提出并实现的配筋截面自动生成算法,对各种复杂结构都具有较好的适应性,基于能够实现配筋计算和图形绘制批量处理,极大地加快了结构配筋的速度,缩短了结构配筋的周期。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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