弹塑性动力时程分析概述.pdf

《弹塑性动力时程分析概述.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、弹塑性动力时程分析概述张剑(深圳大学建筑设计研究院)【摘要】本文简要介绍了弹塑性动力时程分析的目的、原理和方法，对目前弹塑性动力时程分析软件的基本假定、模型、算法等方面作了扼要的描述和比较，并对上述软件的使用作出了建议。【关键词l弹塑性动力时程分析，混凝土塑性损伤模型，显式算法。1引言结构分析的主要目标是获取结构的位移场、应随着人们对建筑功能与美观等方面的要求不变场及应力场，三者之间具有密切的关系，故我们断增加及建筑师的创作水平日益提高，建筑结构的仅需获得结构位移场即可。通过离散化的方法，可形态日趋复杂。另一方面，人们对结构的安全性与将结构的弹塑性动力学

2、方程表达如下：经济性的要求越来越高，导致结构设计难度越来越Mfi+Cfi+Ku=F(t)(1)大，传统的一些简化分析计算手段已难以满足复杂式中：为节点位移向量，结构连续体的位移结构的设计要求。此外，结构受力变形过程本来就场可通过节点位移向量求得；M为质量矩阵；C为是一个非线性动态过程，要实现结构的设计目标，阻尼矩阵；为刚度矩阵；F为外力向量函数；c为就要正确把握结构的真实行为，也就必须依据结构时间变量。地震作用时，F=一M，其中髓d为地真实受力变形机制进行分析。基于上述原因，人们面运动加速度，即地震波。致力发展结构非线性动力分析方法，弹塑性动力时由于在外

3、力作用下，结构可能具有几何非线性程分析属其中的一类分析方法。与本构非线性(弹塑性本构是非线性本构中的一2弹塑性动力时程分析的目的种)，结构的形态、刚度矩阵及阻尼矩阵不断变化，结构的抗震设计是结构设计的一项基本内容，使得上述方程的求解非常复杂。就刚度矩阵而言，抗震设计的基本目标是“小震不坏，中震可修，大它是由单元刚度矩阵Ke组装而成。根据弹塑性力震不倒”。另外，根据不同建筑的安全需求与经济学，单元刚度矩阵可表达为：方面的许可程度，按照性能化目标的思想，抗震设计目标可在基本目标下进一步细化与提高。一般来Ke=I[][D][B]dv(2)说，在安全与经济双重目

4、标要求下，结构在小震状态下，它处于弹性状态，变形也较小，此时采用线式中：1为几何矩阵，通过几何矩阵1，由弹性方法分析内力与变形是可行的。结构在中震状位移可求得应变；『D]为本构矩阵，通过本构矩阵『D】，态下，少部分构件已进入塑性状态且变形加大。此由应变可求得应力。由于非线性效应，】、『D]矩时，若仍然采用线弹性的方法来分析，则存在较大阵是不断变化的。对弹塑性问题而言，一旦知道任误差。结构在大震状态下，大部分构件已进入塑性何时刻的几何矩阵、本构矩阵，通过积分点的数值状态，并产生大变形，其P一△效应加剧，几何非线积分，即可得到单元刚度矩阵。也就是说，各积分性

5、程度加大，故计算分析不能采用线弹性方法，也点无论是处于弹性或塑性状态，我们都可以得到对不宜采用静力弹塑性方法，而应采用弹塑性动力时应时刻的单元刚度矩阵。再通过边界条件，即可逐程分析方法。所以说弹塑性动力时程分析方法是实步求解得到节点位移向量，进一步可求得任意一处现结构大震与中震下结构性能目标的基本分析方的位移、应变及应力，实现分析的目标。在上述离法。散化的过程中，最一般的单元是三维实体单元，其3弹塑性动力时程分析的基本原理与基本过位移模式可以是线性的或者是二次的，视精度与效程率的要求而定。在具体问题中，由于受力与变形机制的特殊性，导致位移场具有一些特殊性

6、，合理利张剑，深圳大学建筑设计研究院，教授级高工用这些特殊性，并作出相应的假定，可大大提高计地址：深圳大学建工学院B座，518060算效率和精度。如采用直法线等假定形成板单元，电话：26732812采用平截面等假定形成梁单元等。8圭旦篷叁筮塑建：鱼：星呈对弹塑性动力方程的求解，一般可分为两种求第三步：将时间t变为(+at)，返回第一步。解算法：即隐式与显式。隐式算法常采用Newmark由上述内容可知，地震作用下弹塑性动力时程算法，它需要求解全区域的联立方程，求解过程复分析的主要关键点是材料本构关系的建构、单元选杂，并容易导致结果不收敛的情况。显式算法采用

7、用、大变形的描述、地震波选取、阻尼选取及算法中心差分法，对动力学方程进行时间积分，由一个选择。时间增量步的动力学条件下求解下一时间增量步4ABAQUS弹塑性动力时程分析的动力学条件，当时问增量充分小时，不会产生结ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元分果不收敛的情况，可获得问题的解答，因此显式算析软件之一，它的非线性功能达到世界领先水平，法特别适合弹塑性动力时程分析，它的基本过程如从而使其具有力学系统仿真的功能，它广泛应用于卜：工程和科研各个领域。近年来，我国工程界将它成先将弹塑性动力方程改写如下：功应用于弹塑性动力时程分析，其分析结果得到业Mfi=

8、F(t)一C1=【一Ku(3)内专家们广泛认可。记P=F(￡)，，=Cf,一Ku