本文關鍵詞： FRP-混凝土組合梁 受彎性能 破壞模式 有限元 ABAQUS　出處：《湖南大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：FRP(纖維增強復合材料)由于具有抗拉強度高,較好的抗腐蝕能力等優(yōu)點,近年來受到了工程界的關注,尤其是在結構加固領域。但是對于新建的FRP構件,相關的研究比較少。本文研究了一種新型FRP-混凝土組合梁,并對該梁進行了受彎性能的理論分析和有限元模擬。主要的研究工作如下：(1)在大量查閱國內(nèi)外文獻的基礎上,對FRP-混凝土組合梁的研究現(xiàn)狀進行了較為全面的闡述和分析。從細觀力學開始,分析了FRP各組成成分的受力特點,再從宏觀力學的角度,分析了FRP這種正交各向異性材料的彈性常數(shù)。在單層材料的基礎上,進一步探討了由單層材料組成的多層材料的整體受力特性。(2)根據(jù)組合梁的截面受力特點,分析了組合梁可能出現(xiàn)的破壞模式,然后進行了相關理論分析,對于配置鋼筋的FRP-混凝土組合梁,破壞模式有三種,對于不配置鋼筋的FRP-混凝土組合梁,破壞模式有兩種。在分析各種破壞模式的計算模型基礎上,推導了以上幾種情況下的FRP-混凝土組合梁極限承載力的理論計算公式。(3)對GFRP布加固鋼筋混凝土梁的受彎試驗研究進行了有限元分析,有限元結果與試驗值吻合得比較好,說明本文中建立有限元模型的方法比較合理、可靠。設計了16種承受四點彎曲荷載的FRP-混凝土組合梁,以FRP-混凝土組合梁為例分析了ABAQUS建模的具體步驟以及FRP材料在ABAQUS中的具體實現(xiàn)；對有限元分析結果進行分析,給出了FRP,混凝土組合梁的兩類破壞模式以及各型號梁的抗彎承載力及跨中位移,分析了彎曲和剪切破壞的特點,比較了兩種典型破壞模式的混凝土與FRP的應力和應變等。分析了FRP-混凝土組合梁受彎性能的影響因素,包括：FRP層數(shù)、配筋率、混凝土強度、FRP鋪層角度。將有限元分析的結果和按第3章推導公式計算的結果進行了比較,結果表明,對于極限承載力,有限元分析結果和推導公式計算結果符合較好。
[Abstract]:FRP (Fiber reinforced Composites) has attracted much attention in recent years because of its high tensile strength and good corrosion resistance. Especially in the field of structural strengthening, but for the newly built FRP members, there are few related studies. This paper studies a new type of FRP-concrete composite beam. The theoretical analysis and finite element simulation of the bending behavior of the beam are carried out. The main research work is as follows: 1) on the basis of consulting a large number of domestic and foreign literature. The research status of FRP- concrete composite beam is expounded and analyzed comprehensively. From the point of view of micromechanics, the mechanical characteristics of each component of FRP are analyzed, and then from the point of view of macroscopic mechanics. The elastic constants of FRP, an orthotropic material, are analyzed. In this paper, the overall stress characteristics of multi-layer materials composed of single-layer materials are further discussed. (2) according to the cross-section stress characteristics of composite beams, the possible failure modes of composite beams are analyzed, and then the relevant theoretical analysis is carried out. For FRP- concrete composite beams with reinforcement, there are three failure modes, and for FRP- concrete composite beams without reinforcement. There are two kinds of failure modes. The theoretical calculation formula of ultimate bearing capacity of FRP- concrete composite beams under the above conditions is derived. The finite element analysis is carried out on the flexural tests of reinforced concrete beams strengthened with GFRP sheets. The finite element results are in good agreement with the experimental data, which shows that the finite element model in this paper is reasonable and reliable. Sixteen kinds of FRP- concrete composite beams subjected to four-point bending load are designed. Taking FRP- concrete composite beam as an example, the concrete steps of ABAQUS modeling and the realization of FRP material in ABAQUS are analyzed. The results of finite element analysis are analyzed, two kinds of failure modes of FRP, concrete composite beams, flexural bearing capacity and mid-span displacement of various types of beams are given, and the characteristics of bending and shear failure are analyzed. The stress and strain of two typical failure modes of concrete and FRP are compared, and the factors influencing the flexural behavior of FRP-concrete composite beams are analyzed, including the number of layers, the ratio of reinforcement, and the strength of concrete. The results of finite element analysis are compared with those calculated according to the formula derived in Chapter 3. The results show that the ultimate bearing capacity is obtained. The results of finite element analysis are in good agreement with the calculated results of the derived formula.
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU398.9

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本文編號：1492618