OenSEES圓柱抗震性能試驗(yàn)和有限元模擬

柱截面彎矩-曲率關(guān)系的分析與梁相似（柱存在軸力）壓彎構(gòu)件荷載-撓度單調(diào)曲線的非線性全過程分析主要區(qū)別：pN12nPNmL０二次矩分層法壓彎構(gòu)件荷載-撓度單調(diào)曲線非線性全過程分析框圖下降段的處理塑性鉸的處理卸載加載P反向加載反向卸載壓彎構(gòu)件荷載-撓度滯回曲線模擬的目的試驗(yàn)滯回曲線滯回規(guī)則滯回規(guī)則+骨架曲線=恢復(fù)力滯回模型Clough恢復(fù)力模型Clough模型是雙線性模型，在這一模型中，構(gòu)件剛度不受混凝土裂縫對(duì)其帶來的影響，當(dāng)所加荷載超過構(gòu)件屈服強(qiáng)度后，在卸載過程中，發(fā)生剛度降低的現(xiàn)象，這一模型構(gòu)成簡(jiǎn)單，便于理解，在初期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性分析中，經(jīng)常被使用。武藤恢復(fù)力模型武藤模型是三線性模型，以此來考慮構(gòu)件發(fā)生混凝土開裂、鋼筋屈服等現(xiàn)象，模型體現(xiàn)的變化規(guī)律比較簡(jiǎn)單。此模型特點(diǎn)是卸載剛度恒定，卸載剛度不隨塑性變形增大而發(fā)生變化，所以不能準(zhǔn)確地模擬較大程度的剛度降低現(xiàn)象。武田恢復(fù)力模型武田模型是三線性模型，能夠較為精確地模擬鋼筋混凝土構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下的彈塑性反應(yīng)，現(xiàn)階段在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性反應(yīng)分析中，這一模型得到了非常廣泛的應(yīng)用。在該模型中屈服前的卸載方向不指向原點(diǎn)，而是指向相反方向的開裂點(diǎn)。屈服后卸載，剛度發(fā)生降低。帶軟化段的恢復(fù)力骨架曲線模型的提出根據(jù)影響荷載－撓度關(guān)系的影響參數(shù)，如：混凝土強(qiáng)度、縱筋配筋率、體積配箍率、軸壓比、剪跨比等參數(shù)的大量計(jì)算結(jié)果多元回歸分析得到。特征參數(shù)回歸系數(shù)1.9790.8621.0681.9862.096-0.0630.1892.275-0.4852.092-0.2042.0912.070-0.2150.1192.2220.0221.298-0.0971.2801.454-0.008-0.1121.1603.919-0.7563.125-1.0463.3540.1610.3053.8484.657-1.9003.559-3.7754.6210.3330.0560.765三折線恢復(fù)力骨架曲線模型的驗(yàn)證三折線恢復(fù)力滯回模型的驗(yàn)證第一次程序大作業(yè)自己查找柱構(gòu)件偽靜力試驗(yàn)的文獻(xiàn)(方柱、圓柱、組合柱)針對(duì)試驗(yàn)構(gòu)件建立分析模型在OpenSees中進(jìn)行滯回曲線的模擬完成研究報(bào)告（包括試驗(yàn)介紹，分析步驟，分析結(jié)果的討論——Word文件）準(zhǔn)備PPT最終上交文檔內(nèi)容（PPT，Word文件及紙質(zhì)研究報(bào)告一份）時(shí)間：下周四（討論）鋼筋混凝土圓柱抗震性能試驗(yàn)和有限元模擬為研究鋼筋混凝土圓柱的抗震性能，對(duì)軸壓比為0.45的鋼筋混凝土圓柱進(jìn)行了偽靜力實(shí)驗(yàn)?；贠penSEES的纖維模型，對(duì)柱水平力--位移曲線進(jìn)行了有限元模擬。1.1試驗(yàn)工況及材料的力學(xué)性能1.試驗(yàn)研究試驗(yàn)工況砼強(qiáng)度fc（Mpa)軸壓比材料性能箍筋縱筋H-156.20.45屈服/抗拉強(qiáng)度（MPa)402353.4H-272.90.45彈性模量（MPa)2.01×10^52.01×10^51.2試件尺寸及配筋圓柱高為1260mm，直徑為180mm。具體尺寸和配筋參數(shù)如圖所示。1.3加載方案建研式加載裝置示意先將豎向軸力加至預(yù)定軸壓比,然后開始水平加載試驗(yàn),試驗(yàn)過程中隨時(shí)調(diào)整油壓以保持軸力的穩(wěn)定。水平加載制度:模型柱受拉縱筋屈服前,采用力控制加載,每級(jí)荷載循環(huán)一次;縱筋受拉屈服后改為位移控制加載,每級(jí)加載位移為屈服位移的0.5倍,各級(jí)位移下循環(huán)兩次以考察模型柱承載力及剛度的退化情況。當(dāng)試件承載力下降到極限承載力的80%以下時(shí),認(rèn)為試件已喪失承載能力而結(jié)束試驗(yàn)。1.4試驗(yàn)結(jié)果H-1的水平力和位移滯回曲線H-2的水平力和位移滯回曲線2.OpenSEES有限元分析2.1OpenSEES分析介紹建模要求先將所分析的對(duì)象劃分結(jié)點(diǎn)和單元，再定義荷載，施加約束，建模命令包括：結(jié)點(diǎn)(node)、質(zhì)量(mass)、材料(material)、截面(section)、約束(constraints)、單元(element)、荷載(loadpattern)等。通過這些命令建立所分析對(duì)象的結(jié)點(diǎn)位置、約束形式、材料特性、截面恢復(fù)力模型、外加荷載等。2.1.1OpenSEES建立模型2.1謙.2非線性紗分析建模完盈成后，煎程序進(jìn)委入非線民性工作利階段。Ope桿nSE爪ES有豐廳富的丑模塊療設(shè)置翼并完趣成非厭線性鳳分析漲過程趁。這懼些模威塊包察括：節(jié)非線廊性方扒程組普的約輩束處富理方鈴式(c烏on米st辮ra價(jià)in紗ts叮)、結(jié)點(diǎn)慌自由度墊編號(hào)優(yōu)濁化(nu乒mbe訊rer拴)、非送線性來方程瓣存取超計(jì)算懲方法(sy河ste況m)、積主分法考則(in塌teg遭rat證or)、迭代貼準(zhǔn)則(al添gor怕ith芬m)、容巾差判瞧斂精孩度(t刊es跡t)等。季每個(gè)牛模塊嘩又包煩含了獎(jiǎng)多種提選項(xiàng)逆供用峰戶靈譯活調(diào)艙用。2.榮1.致3結(jié)果輸芹出在結(jié)詠果記廁錄和庸輸出刻階段匆，Ope罪nSE琴ES程序主水要提供革的是Re該co松rd詠er模塊。亞可選的捐輸出、膏記錄選項(xiàng)項(xiàng)包括懶：非線戶性時(shí)程襯分析過柳程中各回時(shí)刻結(jié)梅點(diǎn)的位移、其速度、暮加速度迅、位移窗增量；時(shí)程梯分析過笛程中各剩時(shí)刻單驗(yàn)元的桿端力換、桿端蘇變形，熔截面抗勸力、變臥形和剛舞度的變些化情況慕。2.路2墨Op醫(yī)en疏SE膠ES扎T瞧CL語言逗編程基于Op矛en醫(yī)SE染ES中的趁纖維漁模型蹲，對(duì)拜所介罪紹的馬試驗(yàn)獄進(jìn)行座了Ope危nSE馬ES的有限張?jiān)M刃，具體蜜的編程宴介紹如進(jìn)下。2.2折.1定義量彩綱(u鮮ni君ts煩)Op丸en暑SE指ES中的犧量綱現(xiàn)定義西分為求基本辭量綱非和其岡它量惑綱。例：setNT1.0葉;#基本半量綱輕力NTsetkN[ex哀pr嫂100有0*$鞏NT]兼;#其它量罰綱kN=聞100詞0NT定義的遭量綱或超參數(shù)若午為表達(dá)摘式，則牌用[ex黎pr孟$x*放$y]表示。exp高r=e尾xpr牽ess聲ion注意:編程性中#后語句括起解釋境說明作咳用，為昆不執(zhí)行損語句，債相當(dāng)于Ma胞tl贏ab中的%；所有定觀義的參欠數(shù)如在啞編程中庫引用，廚前面須靜加$號(hào)；除特腔殊說明，伴例子電均為敵有限膠元分攀析中鈴的語熄句。2.2菌.2建立模叨型wip傍e;拔#清除覆之前泥定義鞭的所仍有模簽型1.定義模年型的維犯度和自輩由度mo拼de捷l益Ba沸si規(guī)cB執(zhí)ui癢ld–nd愈m$確ndm隨<-息ndf假$n柳df>例：mod容el租Bas謊icB恰uil染d–nd誦m2牲–n汁df剖3;#模型為2維3個(gè)自秩由度2.定義忙結(jié)點(diǎn)no賓de$no縱deT看ag予(nd苦m$腫coo牙rds貫)例：nod乒e1盤0攝0;甩#定義葬結(jié)點(diǎn)1的坐標(biāo)x、y為(0,臥0)3.定義絲式結(jié)點(diǎn)梳質(zhì)量mas燒s$n域od擾eT挺ag康(視nd線f覽$m競(jìng)as禿sV怒al獄us喂)例：ma殖ss1謎2圾0;柿#定義結(jié)兄點(diǎn)1的x方向這質(zhì)量限為2尸(此命涼令在籮此程刃序中逢未應(yīng)盯用)當(dāng)進(jìn)行籃時(shí)程反效應(yīng)分析德時(shí)需要姥指定質(zhì)蝦量。4.定義約混束（邊糾界條件孫）fix$no宰deT寒a(chǎn)g底(nd壁f$渾Con重stV瀉alu自es)例：fi半x1濟(jì)1啊1議1;正#定義結(jié)繳點(diǎn)1的x、y、z三向約醬束，即炭為固定份端。0表示未救約束，1表示溪約束。5.定義雅材料掏的應(yīng)辜力-應(yīng)變關(guān)計(jì)系uni辰axi咸alM綁ate瞎ria漁lC缺omm瞇and鋼筋混肥凝土纖理維模型務(wù)示意圖纖維貫?zāi)Ｐ屯庙毞志鷦e定戒義截疾面各號(hào)部分即的本斯構(gòu)關(guān)深系：(1)、箍筋約攏束砼的找本構(gòu)關(guān)女系；(2)、保護(hù)層擇素砼的儀本構(gòu)關(guān)階系；(3)、鋼筋的飛本構(gòu)關(guān)頸系。箍筋約樣束混凝怕土采用Ma腳nd食er模型式中意各參猾數(shù)含兔義請(qǐng)止查閱Man醬der豪19著98原始文假獻(xiàn)。Co扇nc切re營te枕0盾1單調(diào)緒與滯昂回本械構(gòu)關(guān)向系un頓ia斑xi妥al啄Ma船te食ri浴al漲C質(zhì)on仆cr狂et逢e0節(jié)1$ma蛙tTa好g$電fpc近$e農(nóng)psc豪0$襯fpc手u$編eps片u$膽lam膠bda孫$f籍t$宿Ets單調(diào)應(yīng)越力-應(yīng)變問曲線滯回梯應(yīng)力-應(yīng)變單曲線(1匯)定義箍托筋約束奏混凝土眼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)涼系un酒ia月xi旬a(chǎn)l烈Ma傳te做ri翁al靈C露on汽cr換et攏e0伶1$m涼at堅(jiān)Ta戀g昆$f壺pc青$窮ep移sc摸0伯$f休pc深u溫$e撲ps掌u左$l徐am曠bd掏a$ft干$E玩tsse違tIDr讀ein在f2;#約束混提凝土區(qū)池編號(hào)setfc1木f[e皺xp胡r鼻–(窄$f寨c0斑*(健-1告.2菊45能+2尋.2螺45區(qū)*s案qr箏t(鈴1+具7.挪94絲式*$悉y2勵(lì)/$恥fc臭0)撫-2憂*$擺y2菌/$刃fc宰0]奶;#峰值應(yīng)社力se閉tep情s1凱f[ex堡pr稅2.0聲*$f張c1f其/$E捉c]滴;#峰值應(yīng)停變setep息s2蜻f[e少xp看r窮3.決0*燥$e芝ps爺1f擾]步;#極限虹應(yīng)變setfc往2f[e孟xp綠r趁($斥fc然1f累*(鋼$e兇ps遺2f火/$澆ep癢s1防f)惕*$輔R)銅/(扶$R爬-1舉+p黎ow洲($兩ep禁s2順f/唇$e鵲ps賄1f姐,$砍R)鍬]躺;#極限喘應(yīng)力se否tlam初bda0.每15占;#極限應(yīng)釀變的卸縱載斜率歸和初始與斜率比setft夜u[e童xp落r跌-$脆fc受1u佩/1巡壽0.僻0]院;#抗拉強(qiáng)言度setEts[e合xp悟r政-$僚Ec曬/2放]探;#抗拉販軟化坑剛度un絲式ia毛xi埋al秘Ma奔te坡ri輪al傘C靜on偵cr抓et劉e0敞2$ID獲rei而nf霜2$徑fc1槐f$舞eps歷1f寫$fp升2f蹦$ep慕s2f南$l粥amb診da$f民tu秩$驕Et秒s;注意宴：模系型中可的各防參數(shù)魯設(shè)置紀(jì)需按步照命澇令格碼式中棍的順逢序，俊而參棟數(shù)符毫號(hào)可家自行蒼定義恒。實(shí)肚際上舉是主攪程序癥與子腸程序憲之間族的實(shí)參益虛參調(diào)用(2尾)定義弟未約統(tǒng)束混今凝土沸的應(yīng)殖力-應(yīng)變黨關(guān)系uni向axi訪alM轉(zhuǎn)ate禮ria肌lC泛onc城ret破e01$m踐at系Ta奸g孕$f銳pc咸$戴ep依sc稍0宮$f關(guān)pc書u爽$e扒ps肉u盒$l震am相bd國a$ft毯$E子ts;setIDc純onc厘u1;#未約切束砼望編號(hào)setfc司1u$fc陪;#峰值應(yīng)崇力se膀tep臉s1傾u-0明.0坑02吵;#峰值扇應(yīng)變setfc2伏u[e裹xp后r尺0.縮慧2*杠$f示c]課;#極限應(yīng)擠力se剩teps鼓2u-0.櫻005暫;#極限應(yīng)煩變un部ia寄xi聚al降Ma綿te絮ri塌al豪Co衫nc墨re膏te踢01$ID毛con壇cu漸$fc續(xù)1u享$ep堅(jiān)s1u奔$f串c2u塵$e秋ps2澇u$廚lam絡(luò)bda貞$f帶t$犁Ets愛;St烏ee洪l法02單調(diào)貨與滯愛回本廣構(gòu)關(guān)錯(cuò)系uni駐axi獵alM口ate破ria界lS勁tee吃l02$ma竟tTa雞g$綁Fy拐$E剃$b山$R0品$c跌R1材$cR箭2$聚a$炕b$近c(diǎn)$鄙d;Ste慕el佳02單調(diào)伍應(yīng)力-應(yīng)變席曲線Ste濫el筐02滯回且應(yīng)力-應(yīng)變慨曲線(3)定義鋼獲筋的應(yīng)洞力-應(yīng)變關(guān)屈系un賠ia絕xi貪al躲Ma候te綱ri至al鎮(zhèn)S眾te嗓el票02$m魯at漫Ta帳g緒$F編y光$E慎$栽b送$R璃0涌$c慮R1象$刷cR敏2濤$a淺$斜b朵$c耕$盼d;se蘭tIDs江tee踐l3;#鋼筋區(qū)閘編號(hào)setFy[e愉xp舟r濁35剝3.客4*耽$M分Pa春];#鋼筋屈衛(wèi)服應(yīng)力se醬tEs[ex依pr糧2.0糧e5*糕$MP習(xí)a];#初始彈揉性模量se圣tBs佛0懸.0侮00先85;#應(yīng)變強(qiáng)濟(jì)化比setR018.垃5;setcR癢10.9小25;se民tcR20.1形5;#R0、cR帖1、cR2是鋼賴筋由渾彈性雅階段細(xì)向塑盟性階遭段的幣控制進(jìn)點(diǎn)6.纖維截撤面單元粉的劃分sec核tio簽nF忙ibe受r$se賠cTa蒜g;pa州tc蛙h摩ci爸rc$ma禽tTa揉g$則num泛Sub勇div岡Cir謎c$什num喬Sub染div幼R(shí)ad植$y優(yōu)Cen秘ter棗$z懸Cen冷ter耳$i壟ntR丑ad測(cè)$ex位tRa玩d<奸$st序art智Ang申$e亦ndA覆ng>悄;lay遇er不cir伸c$m掘at闊Ta港g車$n輩um傻Ba數(shù)r池$a鵝re肺aB電ar腳$之yC柏en攝te燥r攝$z洗Ce憲nt決er湊$詞ra桂di祝us端<鉆$s工ta義rt吳An遙g苦$e宗nd哭An攔g>孔;砼截脊面單幟元?jiǎng)澢》质咎б鈭D鋼筋單鹿元分布用示意圖纖維單數(shù)元的劃議分sec玩tio猛nF編ibe棕r$Co銷lSe冒cTa佳g;工#纖維截蜓面pa獲tc歌h盟ci繡rc$ma渣tTa旬g$酸num椒Sub政div氧Cir優(yōu)c$池num落Sub灘div狂Rad咳$y辨Cen耕ter貞$z皂Cen藝ter在$i階ntR丙ad細(xì)$ex煤tRa資d<戶$st抱art胃Ang推$e悉ndA嗎ng>猾;setnfc守ore的C2鳥5;#核心砼臟沿周長(zhǎng)拆方向的護(hù)纖維數(shù)setnf游co譽(yù)re性R莖21泉;#核心呼砼沿釘半徑督方向鞠的纖綠維數(shù)setnf壤co敵ve塘rC債2河5;#保護(hù)篇層砼匹沿周孔長(zhǎng)方默向的反纖維射數(shù)se樂tnfc拍ove較rR挽2;#保護(hù)暮層砼副沿半岸徑方輩向的垮纖維定數(shù)pa鍬tc徑h撫ci都rc$ID有con召cu菜$nf濾cov仍erC譽(yù)$n眾fco軌ver細(xì)R0效.0匪.$踐Rco側(cè)re穿$Rc符ol真0.摸360跨.;#對(duì)未約盡束砼區(qū)壯進(jìn)行纖侮維元?jiǎng)澠莘謕at甩ch諸cir讀c$I勉dr括ei提nf隆$掘nf首co厭re疊C垂$n幟fc葬or鹿eR體0屠.轉(zhuǎn)0.副0榜.反$R鴿co魚re米0漫.毛36姥0.飽;#對(duì)約屠束砼釀區(qū)進(jìn)仙行纖斤維元悉劃分la越y(tǒng)e返r架ci寨rc$I詠Ds飽te借el底$慌nu購mB遺ar季sC么ol振$沒Ab出ar黃0蒜.膛0.粒$膨Rc溪or泄e宋0.礙[瘋ex絹pr觀3膨60既-3聲60皂/$刪nu買mB艦ar抱sC派ol買];#箍筋單塔元?jiǎng)澐?.結(jié)果驚輸出rec大ord歸er毫Nod咱e<-f腦ile壟$f伸ile擊nam銀e>漏<-t鄭ime敏><慕-no傅de蘇($n胳ode解1$槍nod激e2不…)><-n炸ode付Ran傭ge律$st緣瑞art質(zhì)Nod告e$糧end淋Nod邪e>帳<-r恩egi叼on偶$Re董gio禾nTa倆g>聚<no給de導(dǎo)all斬>-豎dof油($畢dof鵲1$于dof諸2圓…)倉$re語spT挖ype;rec膝ord牛erNo第de-f雞il妙e繼$d往at冬aD悼ir班/N精od逮e2滲.d喘at殘-撒ti續(xù)me令-畜no油de院2郊-盈do瓣f烘1涼di朗sp;#記錄2結(jié)點(diǎn)x方向的壩位移10.豎向許軸力朱的加廢載pat喇ter班nP狠lai爛n$pa際tte帆rnT疏ag蓄(Ti噴meS守eri治esT棗ype斬ar孔gum綠ent陵s)括{lo掉ad領(lǐng)(牌lo碌ad均-c拉om肌ma帶nd盆a深rg搬um狼en鑼ts腸)}se華tZYB$n;蔑#軸壓溝比為nse差tFN[ex抽pr借$ZY診B*$波fc*村$PI送*po矮w($旨RCo白l,段2)*凳$kN盯/10凈00]沖;#軸壓徐比n的豎向花軸力pa逮tt疲er越n造Pl州ai睡n1Li絡(luò)ne擾ar登{lo貪ad$ID錢ctr銹lNo局de0$FN0};仇#在控制披節(jié)點(diǎn)逐泳步增加遙豎向軸朗力至軸棍壓比n下的砍軸力11.軸向力培的分析析參量——力控沸制se泳tTo傘l1.0或e-8考;飼#收斂精赴度con裂str鈔ain疤ts百Pla多in;態(tài)#非線性歲方程組政的約束體處理方澇式nu膊mb指er胸er磁P擔(dān)la蓬in;杰#節(jié)點(diǎn)嘩自由艷度編押號(hào)優(yōu)狐化sys螞tem背Ba煮ndG理ene姨ral;炊#非線性冶存取計(jì)楚算方法tes箏tN岔orm步Dis穩(wěn)pIn取cr$T弄ol6纏0婚;們#容差判類斂精度alg校ori凱thmNew雖ton;虜#牛頓迭賴代準(zhǔn)則setNs鞭