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ABAQUS軟件的使用客戶涵蓋了航空航天、土木工程、橋梁設(shè)計(jì)等眾多領(lǐng)域。該有限元分析軟件已被全球工業(yè)界廣泛接受，并擁有世界最大的非線性力學(xué)用戶群，它不斷吸收最新的分析理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)成果，領(lǐng)導(dǎo)全球有限元非線性技術(shù)的發(fā)展。
ABAQUS軟件為用戶提供了諸如彌散鋼筋單元和混凝土損傷模型等豐富的單元類型與材料模型，擁有強(qiáng)大的彈塑性分析能力。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析方面的運(yùn)用情況顯示，該軟件可以提供大量的結(jié)構(gòu)信息，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)作非線性分析時(shí)，例如結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力應(yīng)變、混凝土受損狀態(tài)等。利用鋼筋混凝土非線性有限元分析方法不僅可以得到結(jié)構(gòu)內(nèi)力，得知變形發(fā)展的全過程，而且可以反映破壞過程。本文對(duì)鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析模擬，研究其極限承載力和應(yīng)力分布情況。這對(duì)研究類似混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的性能和優(yōu)化工程設(shè)計(jì)都具有重要意義。
ABAQUS軟件為用戶提供了彌散開裂(smeared crack concrete SCC)模型、脆性破壞(brittle crack con-crete BCC)模型和損傷塑性(concrete damaged plasticity CDP)模型三種混凝土類材料本構(gòu)模型。三者中，基于連續(xù)介質(zhì)的混凝土損傷塑性模型是通過各向同性損傷彈性及拉壓塑性的模式描述混凝土非彈性行為的，其中損傷因子是考慮材料失效特性的重要參數(shù)。該模型考慮了混凝土材料拉裂和壓碎的差異，可模擬損傷引起的材料退化特征，這種退化主要表現(xiàn)在拉伸屈服后的軟化和壓縮屈服后的硬化。該模型假定混凝土材料的失效主要是拉裂和壓碎。
混凝土采用八節(jié)點(diǎn)減縮積分實(shí)體三維單元，而普通鋼筋采用二節(jié)點(diǎn)線性析架單元T3D2。其中，節(jié)點(diǎn)具有水平位移與垂直位移兩個(gè)自由度，節(jié)點(diǎn)間應(yīng)力均為常量。鋼筋與混凝土之間的相互作用關(guān)系借助于埋入單元(embedded element)將鋼筋嵌入混凝土予以體現(xiàn)，以埋入單元作為兩者的連接單元，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移關(guān)系通過拉伸硬化模塊進(jìn)行模擬。
本研究采用有限元分析軟件ABAQUS建立梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的三維模型。對(duì)滿跨剪力墻梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)ZHL-1進(jìn)行全過程分析，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。ZHL-1中的轉(zhuǎn)換梁尺寸200 mmx360 mm，框支柱尺寸為280 mmx280 mm，柱高800 mm，墻體厚度70 mm，取三層，層高均為600 mm。ZHL-1模型尺寸及配筋圖。試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎秘Q向靜載逐級(jí)加載的方式，在上部墻體頂部施加豎向?qū)ΨQ點(diǎn)荷載。實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度指標(biāo)和鋼筋強(qiáng)度指標(biāo)分別如表所示。表中，左邊4根鋼筋為一級(jí)鋼筋，右邊3根為二級(jí)鋼筋。
ABAQUS軟件提供了比較準(zhǔn)確的材料本構(gòu)模型，然而對(duì)模型中參數(shù)賦值的參考資料較少。為了更加精確地模擬分析，結(jié)合規(guī)范給出了該模型所需參數(shù)的確定方法。其中，彈性階段的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是通過混凝土的楊氏模量E和極限彈性應(yīng)力定義的，非彈性階段的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系則采用規(guī)范，提供的混凝土本構(gòu)關(guān)系確定。
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