4.1.2   结构大师的动力弹塑性分析功能
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产品功能 Ver.112 R3 / No.2009-03

手册内容 Ver.110 R2 / No.2009-02

 
技术原理

结构在大震作用下钢筋混凝土构件会开裂或屈服,钢结构构件也会超过弹性极限发生屈服。为了保证大震作用下结构的安全性,需要了解结构的塑性变形能力和耗能能力。结构大师的动力弹塑性分析功能通过提供各种滞回模型、材料本构关系,通过提供高效的计算分析求解器,通过提供丰富多样的后处理结果,使用户既可以快速、简便、准确的进行分析,又可以输出实用美观的计算结果。

滞回模型是动力弹塑性分析的基本参数,结构大师中提供了双折线、三折线、四折线类型共16种滞回模型,其中包括可以考虑刚度和强度退化的武田模型、克拉夫模型。材料本构中提供了《混凝土结构设计规范》GB50010-2002附录C中的混凝土材料单轴受力本构模型。

结构大师的非线性梁柱单元使用了准确性更高的柔度法,可以使用较少的单元得到准确的分析结果。根据铰发生的位置,非线性梁柱单元可分为集中铰类型单元和分布铰类型单元。根据弯矩成分的非线性特性定义方法,集中铰类型单元又被成为弯矩-旋转角类型单元,分布铰类型单元又被称为弯矩-曲率型单元。

对于钢筋混凝土构件,双折线铰一般用于模拟忽略构件开裂,将截面屈服作为第一个折线拐点的情况,如克拉夫模型。三折线模型的第一个折线拐点用于模拟开裂强度,第二个折线拐点用于模拟屈服强度,例如武田三折线模型。对于钢材一般采用双折线模型,第二个折线的斜率取0.01使双折线接近于理想弹塑性模型。

结构大师的动力弹塑性分析方法使用Newmark-β直接积分法,各分析时间步骤中的构件内力可通过滞回模型(又称为恢复力模型)获得,每个分析步骤中都要更新构件的刚度。消除残余力的迭代计算方法使用完全牛顿-拉普森法,梁、柱、支撑构件可考虑P-Delta效应,动力弹塑性分析中暂不支持墙构件的P-Delta效应。

需要注意的是在做动力弹塑性分析之前,对钢筋混凝土结构必须事先进行结构设计获得配筋结果,这样才能使用配筋结果计算构件的铰特性值。

 

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动力弹塑性分析的一键式操作方法