FRP管活性粉末混凝土柱抗震性能非线性分析

发布时间：2017-10-12 03:05

  本文关键词：FRP管活性粉末混凝土柱抗震性能非线性分析

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【摘要】：本文提出了一种FRP(纤维增强复合材料)管活性粉末混凝土(RPC)柱,该类型柱融合了FRP管良好的耐腐蚀性、极强的套箍作用以及RPC活性粉末的高强度属性,具有极高的承载力和良好的抗震性能,有广泛的应用前景。鉴于此,本课题采用大型通用有限元软件ANSYS对FRP管活性粉末混凝土柱进行非线性仿真分析。首先,选取恰当的FRP管和RPC活性粉末混凝土的本构材料模型为MKIN(多线性随动强化材料模型)。然后,建立FRP管活性粉末混凝土柱的有限元模型。模型采用SOLID65实体单元,柱底部所有节点施加全自由度固定约束的固支边界条件,柱顶部耦合所有节点自由度并施加水平方向往复荷载。最后,根据轴压比、FRP管壁厚、RPC强度、柱的几何尺寸等抗震性能参数设计了19个试件,对其施加轴压荷载并进行水平往复循环加载仿真试验,获取各试件水平荷载—位移的滞回曲线,探讨这些参数对FRP管活性粉末混凝土柱抗震性能的影响规律。研究表明:(1)FRP管在整个加载过程中都能对RPC产生有效约束;(2)FRP管活性粉末混凝土柱拥有极高承载力;(3)轴压比对柱的延性和变形能力影响较大;(4)FRP管壁厚度的增加可以提升柱的承载力和延性;(5)RPC强度等级越高,柱的损坏越小,承载力越高;(6)柱半径越大,柱的承载力越大;(7)柱高度的增加使柱的损坏程度变快,抗震性能变差。
【关键词】：纤维增强复合材料(FRP) 活性粉末混凝土(RPC) ANSYS 非线性分析 滞回曲线
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.3 相关领域的研究概况及发展趋势11-16
• 1.3.1 FRP管混凝土柱的轴压性能11-12
• 1.3.2 FRP管混凝土柱的压弯性能12-13
• 1.3.3 FRP管混凝土柱的抗震性能13-14
• 1.3.4 钢管活性粉末混凝土柱的国内研究现状14-15
• 1.3.5 FRP管活性粉末混凝土柱的优越性15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第2章 FRP与RPC材料的本构模型18-26
• 2.1 典型的弹塑性本构模型18-22
• 2.2 FRP与RPC仿真本构关系22-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 FRP管活性粉末混凝土柱有限元模型26-42
• 3.1 有限元模型的建立26-36
• 3.1.1 单元类型及相关介绍26-32
• 3.1.2 本文SOLID65单元相关材料设置说明32-33
• 3.1.3 自由度耦合说明33-34
• 3.1.4 有限元模型说明34-36
• 3.1.5 有限元模型基本假设36
• 3.2 求解设置36-37
• 3.3 有限元程序37
• 3.4 计算结果与试验结果的对比验证37-41
• 3.4.1 有限元模型说明38-39
• 3.4.2 加载说明39-40
• 3.4.3 计算结果及对比验证40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 FRP管活性粉末混凝土柱抗震性能分析42-61
• 4.1 仿真工况42-45
• 4.1.1 试件抗震性能参数设计42-44
• 4.1.2 荷载加载方式44-45
• 4.2 滞回曲线45-49
• 4.3 滞回曲线特性分析49-60
• 4.3.1 轴压比影响49-51
• 4.3.2 FRP管壁厚影响51-54
• 4.3.3 RPC强度影响54-56
• 4.3.4 RPC柱半径影响56-58
• 4.3.5 混凝土柱高度影响58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-71
• 附录一71-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表论文79

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