CFRP加固H型鋼梁的精細(xì)有限元分析.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料(CFRP)因?yàn)榫哂休p質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕和方便施工等優(yōu)越性能在工程加固中普遍使用。加固機(jī)理是利用樹脂類膠結(jié)材料將碳纖維復(fù)合材料粘貼于鋼材表面,從而達(dá)到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)加固及改善結(jié)構(gòu)受力性能的效果。國內(nèi)外有關(guān)人員對碳纖維加固鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,但是僅對CFRP加固鋼梁和組合梁進(jìn)行了部分試驗(yàn)研究和理論分析,缺乏基于試驗(yàn)驗(yàn)證的大量系統(tǒng)化的精細(xì)有限元分析和模擬。本文所采用的擴(kuò)展有限元計(jì)算理論為結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)提供了方便的計(jì)算工具,它不僅能夠

2、模擬結(jié)構(gòu)受力發(fā)展的全過程,而且能夠避免網(wǎng)格重剖分的問題,在分析大變形、裂縫擴(kuò)展、摩擦接觸等不連續(xù)問題時(shí)具有明顯的優(yōu)勢。既節(jié)約了試驗(yàn)所用的人力和資金,又為結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)和施工提供了理論保證。
　　本文基于大型商業(yè)通用軟件ABAQUS,利用擴(kuò)展有限元法對碳纖維布加固H型鋼梁建立的模型進(jìn)行了精度驗(yàn)證,提出了“CFRP布—膠層—鋼梁”有限元模型。利用此模型對受彎完好鋼梁和損傷鋼梁粘貼CFRP布加固前后的性能進(jìn)行了分析,并對不同參數(shù)影響下的加

3、固效果進(jìn)行了討論。所做工作包括:
　　1、在查閱國內(nèi)外關(guān)于FRP加固鋼結(jié)構(gòu)理論分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)前人所做的理論與試驗(yàn)研究,提出課題的研究目的和主要內(nèi)容。了解粘結(jié)過程,歸納各種粘結(jié)強(qiáng)度模型。
　　2、從斷裂力學(xué)的基本原理入手,詳細(xì)介紹了擴(kuò)展有限元法的基本原理并對ABAQUS中虛節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展有限元法的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了闡述。
　　3、針對CFRP加固鋼梁,在ABAQUS中用XFEM功能建立“CFRP布—膠層—鋼梁”有限元