李博宁[1]2003年在《面向对象的钢筋混凝土结构非线性有限元分析》文中研究说明钢筋混凝土结构是一种重要的工程结构。在对钢筋混凝土力学性能的研究中，随着有限元方法的不断完善以及计算机技术的迅猛发展，钢筋混凝土有限元的计算分析方法也越来越受到人们的重视。但是，传统的钢筋混凝土有限元程序是用面向过程的方法进行编制，由于数据与操作函数的分离，导致可扩展性差，难于维护等缺点。本文试图用面向对象的方法编制钢筋混凝土有限元计算分析程序，并对混凝土开裂模型加以改进。 在程序设计中，本文利用面向对象的方法，结合Visual C++6.0编程工具，将钢筋混凝土有限元的核心概念抽象成节点类、单元类、荷载类、矩阵类、向量类、方程类等基类以及混凝土类、钢筋类等应用类。通过对这些类的实现，编制了较为完整的钢筋混凝土有限元非线性计算分析程序。 在混凝土开裂问题的处理上，传统的程序大都采用分布式裂缝模型或分离式裂缝模型。本文根据混凝土开裂后应力重分布的特点，将混凝土单元划分为可开裂单元与不可开裂单元，在计算上具有分布式裂缝模型不用重新划分单元，节省机时的优点；同时在裂缝绘制方面，又具有分离式裂缝模型形象直观的长处。 程序也实现了部分后处理功能。包括结构形式图、结构剖分网格图、结构变形图、裂缝开展图、钢筋应力图、任意横截面的主应力图、加载过程中的任意荷载下的位移查询、任意结点的荷载—挠度曲线图等。 通过算例证明，面向对象的钢筋混凝土有限元程序调试周期短，代码重用率高，易于扩展与维护，便于实现良好的前后处理功能。开裂模型结合了分布式裂缝模型与分离式裂缝型的优点，对钢筋混凝土非线性有限元分析作了有益的工作。
王朝波[2]2004年在《基于随机模拟的钢筋混凝土非限性有限元分析》文中提出非线性有限元分析是钢筋混凝土结构分析方法的重大进步。它使得人们可以用计算机模拟钢筋混凝土结构的破坏全过程，混凝土材料的各种特性以及钢筋和混凝土之间的交互作用，通过计算人们对钢筋混凝土结构的性状有了更为全面和深入的掌握。钢筋混凝土非线性有限元分析过程中要涉及物理模型、数值方法和编程技术各方面的问题，最后形成分析程序是其中重要的环节。 本文的目的是编制前后处理功能比较完善的钢筋混凝土非线性有限元仿真分析程序，并且针对结构在实际情况中表现出的明显的随机性质，在分析中实现不同的数学模型来提高分析结果的真实程度。 在程序设计中，本文采用Visual C++ 6.0编程工具，基于面向对象的程序设计思想，实现了对钢筋混凝土有限元分析过程中核心概念的抽象，程序的模块清晰，对不同的物理模型具有良好的扩展性。采用了比较成熟的本构模型、破坏准则，对钢筋混凝土结构的分析有较高的可靠性，同时针对裂缝模型在具体裂缝形态上的缺点，采纳了其他学者所提出的裂缝模型的思想，提高了分析效果。 针对确定性模型的结构分析不能模拟结构的不定性这种情况，吸取了随机有限元法的思想，在传统有限元的基础上采取了随机数学模型来模拟实际过程中裂缝产生位置和分布的不确定性。主要对由材料不定性等因素引起的结构裂缝产生的随机性进行了分析，建立了相应的随机模型，随机数学模型中使用蒙特卡罗法实现了特定分布随机数列的产生，完成了对结构中随机量的模拟。随机模拟方法和相应裂缝模型的结合使用，大幅提高了计算分析与真实情况的接近程度。 实施有限元方法的前提是具有离散单元信息，尤其对于分析中需要大量单元的情况，单元数据的人工采集费时费力，容易出错。本文的前处理中加入了网格自动生成功能，并且具备自适应功能。 通过对程序的验证，说明了本文程序的适用性，同时在对裂缝分布的真实程度和模拟结构不确定性等方面均有大幅度的提高。在前处理和后处理方面所作的工作大大增强了程序的易用性。
张明慧[3]2006年在《面向对象的钢筋钢纤维混凝土结构非线性有限元分析》文中指出现在,钢筋混凝土结构的非线性有限元分析已经取得了很大的进步。对钢筋混凝土力学性能的研究,随着有限元方法的不断完善以及计算机技术的快速发展,钢筋混凝土有限元的计算方法己发展得越来越成熟。尤其是非线性有限元理论的不断完善,使得人们可以用计算机模拟分析钢筋混凝土结构的受力过程。但钢纤维混凝土作为一种新型的建筑材料,近年来在国内外得到了迅速发展。随着钢纤维生产技术的不断进步和基础理论的不断完善,钢筋钢纤维混凝土结构必将更广泛地应用于土建工程中。因此对钢筋钢纤维混凝土结构的有限元分析也将越来越重要,本文使用非线性有限元来分析计算其力学性能。 在程序的设计中,本文采用Visual C++6.0编程工具,基于面向对象的程序设计思想,将钢筋钢纤维混凝土有限元的核心概念抽象成节点类、单元类、荷载类、矩阵类、向量类和方程类等基类以及钢纤维混凝土类和钢筋类等应用类。通过对这些类的实现,编制了较为完善的钢筋钢纤维混凝土非线性有限元计算分析程序。而且建立了管理模块,在管理窗口的分类支持下,可以清楚地了解到文件的形成情况。程序的模块清晰,便于进一步扩展及完善钢纤维混凝土结构的分析程序,并且对不同的物理模型具有良好的扩展性。 在钢筋钢纤维混凝土有限元分析中,采用了大连理工大学研究的适用于钢纤维混凝土的内时本构模型及其破坏准则。程序的前处理中采用了网格自动生成功能,减少了单元数据的大量输入,方便省时且不易出错。程序也实现了部分后处理功能,包括钢纤维在混凝土基体中的随机分布、结构网格划分图、裂缝开展图和钢筋应力图等。 根据大连理工大学结构实验室赵顺波的实验数据,选择型号FB-3b的梁为模型进行计算分析,通过算例的计算,检验了本文程序的适用性。
童育强[4]2004年在《混凝土结构非线性有限元分析及软件设计》文中提出近半个世纪以来，各国学者在混凝土力学和混凝土非线性分析理论方面进行了大量深入的研究，取得了丰硕的成果。另一方面，随着工程界对混凝土结构的安全性、适用性和耐久性的日益关注，有必要把非线性有限元分析技术运用到实际的混凝土结构。但是如果在实际工程中采用复杂的混凝土本构模型和单元模型，势必加大计算开销，阻碍了这项技术在工程中的广泛应用。 本文是基于混凝土结构非线性有限元分析实用化的考虑，寻找一套能简单精确高效进行混凝土结构非线性有限元分析的方法，充分考虑与混凝土结构施工过程相关的、影响结构非线性行为的种种因素，抓住主要矛盾，忽略一些次要因素，以实现将混凝土非线性有限元分析技术应用到大型实际结构的非线性有限元分析。为此，本文主要进行了以下几个方面的工作。 1．本文首先推导了一种采用混凝土一维本构模型，可以应用于空间有限元分析的退化梁单元。这种的退化梁单元不仅能够精确高效地处理各种截面形式的梁，而且在非线性有限元分析时能够很好地模拟混凝土结构开裂、压溃和钢筋的塑性流动等结构非线性行为。 2．在退化梁单元的基础上，本文对影响结构非线性行为的关键因素进行了分析：预应力问题、空间温度场分析、结构按施工阶段分析和混凝土结构徐变效应等问题。 3．本文开发了一套能够进行混凝土结构非线性有限元分析的有限元计算程序，对大量的算例进行验证分析，说明了退化梁单元能够进行混凝土结构非线性有限元分析和本文提出的对预应力问题、空间温度场分析、结构按施工阶段分析和混凝土结构徐变问题的有限元处理方法的正确性与高效性。 4．本文简单介绍了混凝土结构非线性有限元计算软件“扬华桥梁”。 5．利用非线性有限元计算软件，对两座实际桥梁进行了非线性有限元分析，说明本文开发的非线性有限元计算软件能够应用到实际大型桥梁结构的有限元分析中去。
蒋碧聪[5]2012年在《基于OpenSees的钢筋混凝土框架结构连续倒塌分析》文中认为对重大工程结构进行强地震作用下的连续倒塌全过程分析并建立相应的设计与控制方法已成为当前地震工程领域的发展趋势。现行抗震设计规范中针对结构临界倒塌状态的界定、抗倒塌性能与倒塌机制的评估方法等方面已不能适应发展迅速的结构性能化设计理论和日趋复杂的建筑使用环境的要求。结构连续倒塌分析是一个动力学问题与运动学问题交叉作用的过程。目前,由于数值求解方面的困难,绝大多数针对极端作用下的结构连续倒塌的分析和研究止步于结构初始倒塌判据的建立,在分析过程中不能实时地对结构构件的损伤状态进行监测并根据构件的损伤状态对分析模型进行修改。本文基于OpenSees中的Beam with Hinges Element构建了端部带附属节点的Beam with Hinges Element,采用静力凝聚方法对附属节点的约束条件进行控制。通过Tool Command Language(简称Tcl)编程实现OpenSees程序分析流程控制,引入梁、柱弯曲失效,梁承载力极限,柱剪切失效,柱轴向失效四个判别准则,在分析过程中对每一个构件的失效状态进行监测,通过约束处理和静力凝聚对失效单元端部的约束状态进行修改,从而改变结构分析模型。详细刻画梁、柱构件在极端作用条件下逐步失效,内力释放及其动态重分布的全过程。极端作用条件下对结构分析模型进行实时地修改能更真实地反应构件逐步失效及结构连续倒塌全过程。构件逐步失效过程中的内力释放及其动态重分布将加剧结构局部失效,是影响极端作用条件下结构倒塌机理、倒塌模式、以及整体损伤演化规律的主要因素,在结构连续倒塌分析过程中应该引起重视。
张强[6]2007年在《地震作用下钢筋混凝土框架结构空间非线性反应分析》文中研究说明基于有限单元法，提出了一个适用于地震作用下钢筋混凝土框架结构空间非线性反应分析的分析模型：采用杆件为基本单元，将体系的质量集中于各个杆件的交点处，建立框架结构叁维杆系有限元分析模型；杆件采用叁段变刚度模型，由两端弹塑性杆段和中间弹性杆段组成，可以考虑随着内力的变化，杆件沿长度方向上的刚度变化与分布情况；在弹塑性杆段内，借鉴多弹簧模型的思想，将截面划分为若干钢筋弹簧和混凝土弹簧，引入任意加载路径的单轴混凝土弹簧和钢筋弹簧力．位移本构关系，用于考虑单元的拉压、弯曲等变形；各钢筋与混凝土弹簧由于变形的发展而刚度不断改变，从而导致弹塑性杆段截面刚度的不断改变，杆件的单元刚度矩阵也作出相应变化，从而反映出结构在地震作用下的刚度变化情况。基于上述单元模型，在Visual C++6.0平台上开发了地震作用下钢筋混凝土框架非线性反应仿真程序。首先对子空间迭代法求解自振特性程序、钢筋和混凝土恢复力滞回程序等子程序进行了验证，接着，借助于一个叁层一跨钢筋混凝土框架模型和一平面不规则、立面有缩进的叁层钢筋混凝土框架模型结构模拟地震振动台试验，应用仿真程序对模型结构进行了计算并对比分析了计算结果，从而验证了仿真程序的正确性和明确了其适用性。最后将验证后的程序应用于结构的抗震性能参数分析。验证和分析结果表明：利用本文所编制程序对这些算例进行分析具有相当的精度；通过合理选取材料的恢复力模型，可以较好地模拟地震作用下钢筋混凝土框架结构非线性反应；本文开发的仿真软件可以作为新建结构设计或既有结构安全性评估的辅助分析工具。
张海龙[7]2005年在《钢筋混凝土结构极限承载力分析的非线性有限元法》文中研究说明随着交通事业的日益发展,大量新建桥梁的承载力需要评定;同时大量的现役桥梁需要进行荷载提升或维修加固,为此对现役桥梁的承载力评估也显得日益重要起来。目前采用有限元方法分析桥梁结构极限承载力的方法中,对受力性能复杂的混凝土材料,基本上是通过实验数据回归拟合得到混凝土的本构关系和破坏准则。由于材料本身性质的复杂性,各种有限元模型都存在或多或少的缺陷,导致计算结果偏差较大,适用范围有限。另外,现行的公路桥涵设计规范,在对桥梁受弯构件承载能力计算中采用了一些基本假定,导致计算结果偏于安全。 本文在国内外关于钢筋混凝土结构非线性分析的研究基础上,采用分离式有限元模型对钢筋混凝土结构进行非线性有限元分析。本文采用C++Builder6.0,通过面向对象的方法设计出非线性分析程序。该程序包含非线性计算类、混凝土单元类、钢筋单元类、粘结单元类。这种面向对象的方法,使得复杂的钢筋混凝土有限元分析程序在调试中出现的错误仅限于类的局部,易于排除,程序编制后易于维护。本程序可对钢筋混凝土结构进行非线性有限元分析,模拟构件从加载到破坏的全过程,可得出梁的荷载—挠度曲线、弯矩—曲率曲线以及在不同加载阶段各截面的应力、应变值。笔者将程序计算结果与实验数据相比较,发现两者吻合的较好,从而验证了本程序计算结果的可靠性;同时又利用现行公路桥涵设计规范对该试验梁进行极限承载力计算,经比较表明规范计算值偏于保守。
张慧敏[8]2004年在《考虑损伤的钢筋混凝土结构面向对象有限元分析》文中研究指明钢筋混凝土结构是一种重要的工程结构。传统的钢筋混凝土有限元程序是采用面向过程的方法进行程序编制，由于数据与操作函数的分离，导致可扩展性差，难于维护等缺点。本文用面向对象的方法编制了钢筋混凝土有限元计算程序，并考虑弹塑性和损伤对结构的影响。 论文共分为六章，第一章介绍了论文课题提出的背景以及研究意义和面向对象技术应用于有限元的发展过程。 第二章主要介绍了非线性有限元分析的基本理论，建立了有限元弹塑性损伤本构模型。 第叁章详细地讨论了面向对象有限元静力分析程序的设计与实现，利用面向对象的编程思想，结合有限元程序设计的特点和要求，编制了较为完整的结构有限元分析计算程序。充分利用了面向对象的特点，结合有限元的基本概念，将钢筋混凝土有限元的核心概念抽象成节点类、单元类、材料类、荷载类、矩阵类等基类以及混凝土材料类、钢筋材料类、四节点等参单元类等应用类。综合结构类负责管理和控制整个结构的计算分析过程。程序可以进行静力线性分析和静力弹塑性分析，还在弹塑性的基础上考虑了混凝土的损伤因素，进行静力弹塑性损伤分析，此外还分析了面向对象程序的消息传递机制，有限元程序的具体分析过程就是定义一系列的类对象并通过消息传递来解决特定问题的过程，程序还实现了部分后处理功能。包括结构形式图、结构剖分网格图、结构变形图、结构主应力图以及振型图等。 第四章利用层次设计的思想，实现了面向对象有限元分析动力程序部分，可以进行结构的模态分析以及动力响应分析，并介绍了有限元类库的发展和完善。 第五章结合具体算例进行了有限元分析计算，本文结果表明，面向对象的钢筋混凝土有限元程序调试周期短，代码重用率高，易于扩展与维护，便于实现良好的前后处理功能。本文的研究对钢筋混凝土非线性有限元分析作了有益的工作。 第六章是总结了结论与展望。
凌炯[9]2004年在《面向对象开放程序OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与初步开发》文中研究说明结构数值模拟在工程应用和研究领域中占有相当大的比重。目前,国内外已研制出许多功能强大的结构分析程序,用以模拟和预测结构在外加荷载或地震作用下的反应特点和规律,并作为试验方法的一种重要和有益的补充。常规的结构分析软件采用面向过程的编程思想,在程序的可扩充性和代码的可重用性方面受到诸多制约,不利于程序的升级发展和日常维护。面向对象编程技术的出现,使软件编程摆脱了这些不利因素。由于具有诸多优点,面向对象编程方法正在成为程序设计的主流。此外,常规的结构分析软件往往将其程序编制代码在其内部高度集成起来,客观上不利于终端使用者对原有程序进行二次开发的工作。自由软件正是为了解决这一问题而被提出和迅速发展起来的。它遵循了Open-Source原则,将软件的部分或全部源代码向使用者无偿开放,通过程序的开发人员与使用者之间的双向交流和联系,实现自由软件的快速发展与提高,因而正成为软件工程领域一种新的发展潮流。本文所要介绍的,正是这样一种基于面向对象编程思想、并且遵循了自由软件Open-Source原则的结构分析软件——OpenSees。OpenSees主要用于结构和岩土方面的地震反应模拟,是一个较为全面且不断发展的开放的程序软件体系。围绕该程序,本文主要完成了以下工作:首先从使用层面上详细介绍了程序的组成结构、有关命令及相应的结构数值模型,这是后面章节中应用与开发的基础。分别基于有限单元刚度法和柔度法,并与纤维模型相结合,应用OpenSees程序对平面问题中的若干不同类型算例进行具体的非线性分析工作。通过使用OpenSees与其它程序的计算结果进行对比分析,验证了该程序的准确性。利用OpenSees面向对象编程和源码开放的特点进行二次开发,尝试向程序中加入了新的分析代码和组件,从而有可能解决实际中遇到的一些新问题。通过以上步骤,在消化程序、加以吸收和改进的基础上,为后续建立自己的结构静力和动力分析程序开发平台做好铺垫与准备。
姜峰, 李博宁, 丁丽娜[10]2003年在《面向对象的钢筋混凝土有限元非线性分析程序设计》文中研究说明采用面向对象的程序设计方法 ,结合钢筋混凝土有限元非线性分析模型 ,利用 MFC( MicrosoftFoundation Class Library)建立了有关描述钢筋混凝土有限元非线性分析的类 ,包括混凝土单元类、钢筋单元类、粘结单元类、非线性计算类 ,并给出了这些类的描述和它的实现方法 ,并为钢筋混凝土有限元非线性分析程序采用更合理的面向对象的方法提供了思路
参考文献：
[1]. 面向对象的钢筋混凝土结构非线性有限元分析[D]. 李博宁. 大连理工大学. 2003
[2]. 基于随机模拟的钢筋混凝土非限性有限元分析[D]. 王朝波. 大连理工大学. 2004
[3]. 面向对象的钢筋钢纤维混凝土结构非线性有限元分析[D]. 张明慧. 大连理工大学. 2006
[4]. 混凝土结构非线性有限元分析及软件设计[D]. 童育强. 西南交通大学. 2004
[5]. 基于OpenSees的钢筋混凝土框架结构连续倒塌分析[D]. 蒋碧聪. 大连理工大学. 2012
[6]. 地震作用下钢筋混凝土框架结构空间非线性反应分析[D]. 张强. 同济大学. 2007
[7]. 钢筋混凝土结构极限承载力分析的非线性有限元法[D]. 张海龙. 长安大学. 2005
[8]. 考虑损伤的钢筋混凝土结构面向对象有限元分析[D]. 张慧敏. 大连理工大学. 2004
[9]. 面向对象开放程序OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与初步开发[D]. 凌炯. 重庆大学. 2004
[10]. 面向对象的钢筋混凝土有限元非线性分析程序设计[J]. 姜峰, 李博宁, 丁丽娜. 计算力学学报. 2003
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