Archive for May, 2016

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利用ABAQUS进行弹性圆孔薄板的应力分析,复习弹性力学知识。

  • 例子(Example

PlatewithHole

如图所示为一带圆孔的平面薄板,圆孔的直径相对板的尺寸较小,板受两侧均匀平面拉力作用。根据弹性力学理论,圆孔的A点和B点存在应力集中,当板接近无限大时,A点应力的绝对值约为施加的水平应力绝对值的3倍,B点应力的绝对值约为施加的水平应力的绝对值。以下采用ABAQUS对该问题进行分析。

  • 有限元模拟 (FEM Analysis

算例中的平面板厚度较薄,且为平面受力,可简化为平面应力问题,由于板两个方向具有对称性,因此可以等效为图右的1/4模型的分析。

采用ABAQUS进行分析,单元采用最简单的常应力应变三角形单元(Constant Strain Triangle)。基本步骤如下:

(1)创建部件(Create Part

模型空间选为 2D Planar, 类型为 Deformable,基本特性为 Shell,绘制如下部件轮廓。

PART

(2)定义材料 (Define Material

定义弹性材料,输入弹性模量和泊松比

MATERIAL

(3)定义截面 (Define Section

定义截面,属性为固体和各向同性,并指定厚度。

SECTION1

SECTION2

(4)划分部件网格 (Mesh Part

给网格布种,这里按边布种,并指定相应的偏心参数,使靠近圆孔附近的网格更密。指定单元属性为三角形,单元阶次为Linear,相应的单元名字为CPS3,对应为三角形平面应力单元,划分网格:

SEEDEDGE

(5)在组装模块中创建实例(Create instance in Assembly Module

(6)定义荷载步(Create Load Step

定义静力分析用的荷载步,类型为Static,General,不考几何非线性

STEP

(7)定义荷载和约束 (Define load and constraint

在初始荷载步,给左边和底边施加位移约束。在静力分析荷载步,给右边施加50Mpa的均匀面力 。

LOAD

(7)定义任务并运行分析 (Define Job and Submit to Run Analysis

(8)查看结果(Check Results

  • 结果分析(Results

打开分析完的.odb文件,可以在Visualization模块查看分析结果。

(1)变形图 (Deformed Shape Plots

DEFORM

(2)符号图 (Symbol Plots

从符号图可以清楚看出应力集中现象:越接近圆孔,应力越大,越远离圆孔,应力越均匀。

S11应力:

SYMBOLS11

S22应力:

SYMBOLS22

(3)A点和B点应力 (Stress at Point A and Point B

S11:

STRESSS11

A点S11应力为 160Mpa,大约为外荷载50Mpa的3倍。

S22:

STRESSS22

B点S22应力为 -56.7Mpa,绝对值与外荷载50Mpa相近。

  • 注释 ( Comments )

  ( 如有错漏,欢迎批评指正。Email : jidong_cui@163.com)

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前段时间分享了一个用于GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》地震动参数计算的免费小程序,收到了很多网友的反馈。许多网友对部分地震动参数的计算过程存在一些疑问,比如,非Ⅱ类场地的地震动加速度峰值计算、非Ⅱ类场地不同地震动水平下地震动峰值加速度的关系等。这里对GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》地震动参数的计算过程做一个整理,并通过一个简单实例介绍具体的地震动参数计算过程。

  • 关于GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》

GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》是GB 18306-2001的修订版。GB 18306中的“两图”(中国地震动峰值加速度区划图 和 中国地震动加速度反应谱特征周期区划图)是确定抗震设防要求的核心技术要素。GB 18306-2015对“两图”进行了修订,并给出了相应地震动参数的确定方法(双参数调整)。双参数调整指的是根据场地条件和地震动水平同时调整峰值加速度和反应谱特征周期这两个参数,和以前GB 18306-2001仅调整反应谱特征周期的做法不一样。

  • GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》参数确定步骤

这里的地震动参数包括:地震动峰值加速度;地震动加速度反应谱特征周期;地震动加速度反应谱平台值

(1)地震动峰值加速度的确定

a. 确定Ⅱ类场地基本地震动峰值加速度分区值(规范第6.1 条,附录A或附录C

b. 确定Ⅱ类场地各级地震动水平对应的峰值加速度(规范第6.2

其中,多遇地震动峰值加速度宜按不低于基本地震动峰值加速度 1/3 倍确定,罕遇地震动峰值加速度宜按基本地震动峰值加速度 1.6~2.3 倍确定,极罕遇地震动峰值加速度宜按基本地震动峰值加速度 2.7~3.2 倍确定。注意,这条针对类场各级地震动峰值加速度的计算而设定的,对于其他类场地地震动的峰值加速度,则按(c)来确定。(PS.这点很容易理解错

c. 确定各类场地、各级地震动对应的峰值加速度(规范第8.1条,附录E)(PS.这条很容易理解错

E

表E.1应该如图中的红色箭头一样,按行来看。当按(2)计算出Ⅱ类场的地震动峰值加速度后,按蓝色箭头查找加速度值所在的区间,然后插值获得不同场地的调整系数Fa,最后根据公式(E.1)计算相应场地下的地震动峰值加速度。

比如,当Ⅱ类场的地震动峰值加速度amax=0.175g时,Ⅲ类场地的调整系数Fa=0.5×(1.15+1.0) = 1.075,则相应的Ⅲ类场地的地震动峰值加速度amax=0.175g×1.075 = 0.1881g。

(2)地震动加速度反应谱特征周期的确定

a. 确定Ⅱ类场地基本地震加速度反应谱特征周期分区值(规范第7.1条,附录A或附录C

b. 确定各类场地基本地震加速度反应谱特征周期(规范第8.2条,表1

table1

c. 确定各类场地、各级地震动的加速度反应谱特征周期(规范第7.2

多遇地震动加速度反应谱特征周期可按基本地震动加速度反应谱特征周期取值,罕遇地震动加速度反应谱特征周期应大于基本地震动加速度反应谱特征周期 , 增加值宜不低于0.05s。规范没有给出极罕遇地震的特征周期取值建议。( PS.这个规定和场地类型无关 )

总体来说,地震动加速度反应谱特征周期的确定地震动峰值加速度的确定 简单。

(3)地震动加速度反应谱最大值确定

根据规范 附录 F,可以知道,规范中的地震动峰值加速度是按阻尼比 5% 的规准化地震动加速度反应谱最大值的 1/2.5 倍确定。也就是说地震动加速度反应谱的最大值为2.5倍的地震动峰值加速度(地震动加速度放大系数反应谱的平台值为2.5)。

  • GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》地震动参数计算程序

根据以上过程,即可编制相应的GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》地震动参数计算程序。

程序可以在这里下载: http://www.jdcui.com/?p=2746

程序界面如下:

GB18306_1

  • 地震动参数确定实例

从前面的介绍可以看见,GB 18306-2015的地震动参数的确定过程较为复杂。以下以广州华南理工大学所在地的地震动参数确定过程为例,说明如何利用程序,执行GB 18306-2015规范的相关规定。

(1)确定Ⅱ类场地基本地震动峰值加速度分区值(规范 6.1条,附录A或附录C

根据规范GB 18306-2015的表C.19,查得广东省->广州市->天河区->五山街道(华南理工大学所在地)Ⅱ类场的地基本地震动峰值加速度值和基本地震动加速度反应谱特征周期值分别为0.10g0.35s,并在软件的下拉菜单中选择。

Example5_SCUT

(2)填写好缩放系数K1,K2,K3,和地震动加速度反应谱周期增加值,本文填0.05s,地震动反应谱放大系数反应谱平台值取2.5,点击计算即可出来参数的计算结果,并可以将计算结果保存为文本数据。

(3)由于 地震动峰值加速度的确定 过程比较容易出错。以下对相关计算结果进行解释。

Results

如图中 蓝色 为Ⅱ类场地的基本地震动峰值加速度值,为输入值0.1g。

如图中 红色 为Ⅱ类场地的多遇地震动峰值加速度值,其值为0.1g*0.3333 = 0.0333g,其中0.3333为输入的系数K3。

如图中 绿色 为I1类场地的多遇地震动峰值加速度值。根据表E.1,由Ⅱ类场地的多遇地震动峰值加速度值为0.0333g可知,Fa = 0.80。则相应的地震动加速度值为0.80*0.0333 = 0.0267g。(PS. 注意,这里Fa不是0.82,这条很多网友都有问我,比较很容易理解错。

ExampleFa

  • 小结

GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》给出的是地震动参数(地震动峰值加速、地震动特征周期、地震动加速度放大系数反应谱的平台值的取值)的取值,且与反应谱相关的参数实际上是以5%阻尼比为基础的,规范没有给出具体的反映谱的形式,对于其他阻尼比如何调整还得看相关规范如何规定。

如有错误或遗漏,欢迎大家批评指正。

  • 参考文献

[1] 全国地震标准化技术委员会. GB 18306-2015 中国地震动参数区划图[S]. 北京: 中国标准出版社, 2015.

  • 相关博文

[1] [Tool]GB18306-2015《地震动参数区划图》地震动参数计算

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网友反馈在使用 CAD to XTRACT 插件建模的时候,用XTRACT打开插件导出的.xpj文件时截面正常导入,在XTRACT内部保存后再重新打开文件却出现了钢筋位置发生偏移的错误。

如图,在CAD中绘制如下截面。

CADTOXTRACT_精度1

保存为.xpj文件后,成功导入XTRACT,如下图所示:

CADTOXTRACT_精度2

在XTRACT软件中点保存,然后关闭XTRACT,再次打开这个.xpj文件,提示如下图所示:

CADTOXTRACT_精度3

CADTOXTRACT_精度4

CADTOXTRACT_精度5

从上图可以看出,保存后钢筋的位置发生了偏移,部分钢筋超出了截面尺寸范围,软件提示删除这些钢筋。

经过检查造成这个问题的原因是:点击保存之后,XTRACT对内部记录的钢筋位置数据进行了四舍五入,由于截面的位置偏离原点过大,节点的坐标会较大,四舍五入之后会导致钢筋的位置相对于精确位置发生了较大的偏移。如下图是保存前后钢筋与截面相对位置的变化。因此,并不是CADtoXTRACT插件的问题,CADtoXTRACT插件输出的位置是精确的。

CADTOXTRACT_精度6

弄清楚这个问题的原因之后,解决方法就十分简单了,只需要在CAD中将绘制的截面移动到坐标原点(0,0)附近,再次用CADtoXTRACT插件导出即可。因此,在AutoCAD中绘制截面时,尽量靠近原点绘制截面,当然,接下来对CADtoXTRACT插件进行更新的时候,可以十分简单地解决这个问题。

关于CADtoXTRACT插件的介绍和下载请看这里:[Tool] CADtoXTRACT 插件[AutoCAD转任意XTRACT截面]


  • 程序下载 ( Program Download )

[Tool] CADtoXTRACT 插件[AutoCAD转任意XTRACT截面]

  • 相关话题 ( Related Topics)

[01] CAD to XTRACT 插件应用的一些问题

    (PS. 如果你使用 CAD to XTRACT 插件遇到问题,请一定要先看看这个博文,里面对一些常见的问题做了说明。)

[02] XTRACT PMM 3D屈服面的绘制(Origin版)

[03] XTRACT PMM 3D屈服面的绘制(MATLAB版)

[04] CADtoXTRACT 插件复杂嵌套截面建模实例

  • 致谢 ( Acknowledgement )

感谢 网友 成都基准方中 – 唐工  的反馈!

  • 注释 ( Comments )

如有错误,请批评指正。如果你喜欢,请在下面 点个赞 吧!! :-)  :-)  :-

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论文整理。

【题目】

强震作用下基于构件性能的钢筋混凝土框架结构抗倒塌能力评估

【作者】 韩小雷1,2;崔济东1;季静1,2; 刘婉筠1; 沈雪龙1;HAN Xiaolei1,2; CUI Jidong1; JI Jing1,2; LIU Wanjun1; Shen Xuelong1;
【单位】 1.华南理工大学 土木与交通学院;2.华南理工大 学亚热带建筑科学国家重点实验室;
1.School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology; 2.State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology;
【摘要】 以钢筋混凝土构件的变形性能指标限值为基础,建立基于构件性能的钢筋混凝土结构抗倒塌极限状态判别准则,并提出了”抗倒塌能力系数”的概念,用以定量评估结构的抗地震倒塌能力。在此基础上,按现行相关规范设计了27个典型钢筋混凝土框架结构,并采用文中建议的方法对结构在地震作用下的抗倒塌能力进行评估。结果表明:高度相同的框架结构,抗震等级越高,抗倒塌能力越强;抗震等级相同的框架结构,高度越大,抗倒塌能力越小;3层和6层框架结构的抗倒塌能力系数值大于1,具有足够的抗倒塌能力;抗震等级为二级的9层框架结构抗倒塌能力系数在0.5~0.8之间,应提高结构的抗倒塌能力;柱的轴压比和配筋率对框架结构的抗倒塌能力有较大的影响;框架结构层间位移角最大的楼层不一定是构件破坏最严重的楼层,仅用层间位移角评估结构的抗震性能尚有不足。
【关键词】 钢筋混凝土框架结构; 构件变形性能指标限值; 基于构件性能; 抗倒塌能力系数;
【期刊栏目】 建筑结构学报, Journal of Building Structures, 2015年12期

JournalofBuildingStructures

强震作用下基于构件性能的钢筋混凝土框架结构抗倒塌能力评估

论文整理。

【题目】

不同抗震等级RC梁抗震性能试验研究

【作者】 韩小雷1,2; 崔济东1;龚涣钧1;李伟琛1; HAN Xiaolei1,2; CUI Jidong1; GONG Huanjun1; LI Weichen1;
【单位】 1.华南理工大学 土木与交通学院;2.华南理工大 学亚热带建筑科学国家重点实验室;
1.School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology; 2.State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology;
【摘要】 通过9根钢筋混凝土梁的低周往复试验,对比研究不同抗震等级RC梁的破坏形态、延性、滞回性能、耗能能力及刚度退化等。结果表明:剪跨比为2.0的试件发生弯曲滑移破坏,剪跨比为3.0的试件和剪跨比为4.2的试件发生弯曲破坏;剪跨比为2.0的试件抗震等级分别为二级和四级,表明满足规范抗震等级要求的RC梁试件无法避免发生弯曲滑移破坏;同组试件中,抗震等级越高(配箍率越大),试件的极限位移角越大。除去发生弯曲滑移破坏的试件,试件的极限位移角随抗震等级的提高呈线性增长趋势;抗震等级相同时,弯曲滑移破坏的试件刚度退化比弯曲和弯剪破坏试件严重;弯曲滑移破坏与弯曲破坏的RC梁试件其耗能分别集中在塑性阶段的前期和中后期。
【关键词】 钢筋混凝土梁; 抗震等级; 弯曲滑移破坏; 低周往复试验; 抗震性能;
【期刊栏目】 建筑结构学报 ,Journal of Building Structures, 2015年S2期

JournalofBuildingStructures

 

不同抗震等级RC梁抗震性能试验研究

论文整理。

【题目】

基于变形的框架-剪力墙结构抗震安全性评估

【作者】 季静1,2; 肖新瑜1; 崔济东1; 韩小雷1,2;JI Jing1,2; XIAO Xinyu1; CUI Jidong1; HAN Xiaolei1,2;
【单位】 1.华南理工大学 土木与交通学院;2.华南理工大 学亚热带建筑科学国家重点实验室;
1.School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology; 2.State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology;
【摘要】 将结构整体变形和构件变形作为双重控制指标,提出了罕遇地震作用下结构的安全性评估方法,对按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计的典型框架-剪力墙结构在罕遇地震作用下的安全性进行评估。结果表明:以层间位移角作为大震性能评估的唯一标准存在不足,结构的最大层间位移角与结构构件损伤没有直接关系,统计得出框架-剪力墙结构首层层间位移角限值为1/200;引入长周期反应谱影响系数以考虑地震波反应谱形状的影响,并给出建议影响系数取值为0.9~1.05;Ⅱ类~Ⅳ类场地土中7度及7.5度抗震设防的模型均满足安全性要求,8度设防出现个别模型不满足安全性要求。
【关键词】 框架-剪力墙结构; 构件变形; 抗震安全性评估; 层间位移角; 长周期反应谱影响系数
【期刊栏目】 建筑结构学报 ,Journal of Building Structures, 2015年S2期

JournalofBuildingStructures

基于变形的框架_剪力墙结构抗震安全性评估

论文整理。

 

【题目】

基于构件变形的钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究

【作者】 韩小雷1,2;崔济东1;沈雪龙1; 刘婉筠1; HAN Xiaolei1,2; JI Jing1,2; CUI Jidong1; SHEN Xuelong1; LIU Wanjun1;
【单位】 1.华南理工大学 土木与交通学院;2.华南理工大 学亚热带建筑科学国家重点实验室;
1.School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology; 2.State Key Laboratory of Subtropical Building Science,South China University of Technology;
【摘要】 以钢筋混凝土构件的变形性能指标限值为基础,提出基于构件性能的钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能判定准则和评估方法,并给出结构“抗大震能力储备系数”的概念,用以定量评估结构抵抗特大地震的能力储备。在此基础上,按现行规范设计了27个剪力墙结构模型$采用有限元分析软件PERFORM-3D进行弹塑性动力时程分析和IDA分析,并采用文中提出的结构性能判定准则和方法对结构进行性能评估。结果表明,剪力墙结构层间位移角大小与构件损伤程度不相符合,仅用层间位移角评估结构的抗震性能尚有不足;在7度0.1g、7度0.15g、8度0.2g抗震设防烈度下,场地特征周期为0.35s和0.45s的结构能够满足规定的性能要求,场地特征周期为0.65s的结构大多不能满足性能要求;按0.35s和0.45s场地特征周期设计的结构抗大震能力储备系数大多在1.2~1.4,具有一定的抵抗特大地震的能力储备。
【关键词】 剪力墙结构;增量动力分析;构件变形性能;抗大震能力储备系数
【期刊栏目】 建筑结构学报 ,Journal of Building Structures, 2014年S2期


基于构件变形的钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究

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  • 程序图标 ( Program Icon )

  • 程序作者 ( Author)

JiDong Cui (崔济东) 1

1.华南理工大学  土木与交通学院;

  • 程序介绍 ( Program Introduction)

SDOF是一个基于微软的windows窗口程序,用于单自由度结构的动力非线性分析。结构可是弹性也可以是弹塑性。动力荷载可以是施加在结构基座的地震加速度,也可以是施加在结构顶部的动力荷载。程序使用逐步积分法求解增量非线性运动方程。

SDOF is a Microsoft Windows based application for the dynamic analysis of single degree of freedom structural systems. The structure may be modeled as elastic, elastic-plastic. The dynamic loading may be input as an earthquake accelerogram acting at the base of the structure, or as a dynamic force applied at the roof of the structure. The program uses a step-by-step method to solve the incrementally nonlinear equations of motion.

  • 程序界面 ( Program Interface )

SODF

SODF-ABOUT

  • 程序功能 ( Program Function )

主要功能如下(Main functions are as follows):

(1)计算时程响应(Computed Time Histories

SODF_TimeHistoryPlot

(2)显示滞回曲线(Computed Hysteresis Plots

SODF_LOOP

(3)计算能量(Computed Energy Plots

SODF_ENERGEY

  • 程序下载 ( Program Download )

 Download:  Under Construction

  • 相关话题 ( Related Topics)

[1] [Tool] SPECTR – A program for Response Spectra Analysis [反应谱计算程序]

  • 注释 ( Comments )

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