GFRP管—型钢—混凝土组合中长柱力学性能研究

发布时间：2020-03-28 01:41

【摘要】：纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称作为FRP)集诸多优点于一身。其有弹性模量小、质量轻且强度高、与混凝土协同工作能力好、施工简单方便。可以在潮湿及腐烛性强的工作环境中,表现出良好的抗腐蚀性能。因而可以有效延长混凝土结构的使用寿命,有继混凝土和钢材之后的“第三大结构材料”的美称。但由于FRP材料为线弹性材料,因此FRP管约束混凝土组合构件的延性差,应用于实际工程中时易发生脆性破坏。GFRP管-型钢-混凝土结构解决了这个问题并尽可能利用了FRP管混凝土结构的优点,它是以GFRP管作为模板、将钢骨居中放置其中,最后在管内绕注混凝土所形成的组合结构。对于GFRP管-型钢-混凝土组合短柱的力学性能研究已经取得了一定研究成果,但对于组合中长柱的研究较为匮乏。本文的主要研究内容为:1.运用有限元软件ANSYS,建立GFRP管-型钢-混凝土组合中长柱有限元模型,通过与已用试验数据中的极限承载力、荷载-应变曲线及试件变形特征进行对比,来验证选取的本构关系、材料单元及建模方法的正确性;2.改变参数建立了32根GFRP管-型钢-混凝土组合中长柱有限元模型,通过分析不同长细比、不同混凝土强度等级、不同含钢率及不同GFRP管厚度试件的等效应力云图及荷载-应变曲线得出上述四种影响因素对GFRP管-型钢-混凝土组合中长柱力学性能的影响规律。3.介绍GFRP管-型钢-混凝土组合短柱的计算模型,并运用本文有限元模拟数据拟合出GFRP管-型钢-混凝土组合长柱的稳定系数即长细比折减系数表达式,进而得出组合长柱轴压承载力计算公式。
【图文】：

图 2.1 3-D 中 Mises 屈服面 图 2.2 2-D 中 Mises 屈服面在屈服面内部，应力状态皆为弹性；在屈服面外部，任何应力装填皆会引起屈服。123 、 、 相等时，不会导致屈服。因为是否屈服与静水压力有关，所以，18018023 ， 的应力状态比 180123 时更接近屈服。2、流动法则流动准则是由屈服准则导出的，描述屈服时塑性应变的方向。它定义塑性应变增量量 plyplx 、 及应力增量分量 plyplx 、 之间的关系。当塑性流动方向与屈服面的外方向相同时称为关联流动准则，如金属及其他呈现不可压缩非弹性行为的材料。SYS 缺省时，所有的率无关模型均采用关联流动法则，也称 Mises 流动法则或法向法则。3、强化准则在单向应力下，如钢的应力-应变曲线有弹性段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段，于强化阶段时卸除荷载并静置一段时间后再次加载，此时的屈服应力有所升高。而于非单向应力状态时，材料进入塑性变形后的后继屈服面的变化情况（包括大小、

图 2.1 3-D 中 Mises 屈服面 图 2.2 2-D 中 Mises 屈服面在屈服面内部，应力状态皆为弹性；在屈服面外部，任何应力装填皆会引起屈服。123 、 、 相等时，不会导致屈服。因为是否屈服与静水压力有关，所以，18018023 ， 的应力状态比 180123 时更接近屈服。2、流动法则流动准则是由屈服准则导出的，描述屈服时塑性应变的方向。它定义塑性应变增量量 plyplx 、 及应力增量分量 plyplx 、 之间的关系。当塑性流动方向与屈服面的外方向相同时称为关联流动准则，如金属及其他呈现不可压缩非弹性行为的材料。SYS 缺省时，，所有的率无关模型均采用关联流动法则，也称 Mises 流动法则或法向法则。3、强化准则在单向应力下，如钢的应力-应变曲线有弹性段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段，于强化阶段时卸除荷载并静置一段时间后再次加载，此时的屈服应力有所升高。而于非单向应力状态时，材料进入塑性变形后的后继屈服面的变化情况（包括大小、
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

【参考文献】

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8 鲁国昌;FRP管约束混凝土轴压性能研究[D];清华大学;2005年

9 陈杰;FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能的试验研究[D];东南大学;2004年

本文编号：2603723