考虑损伤的钢筋混凝土结构面向对象有限元分析

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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。 第三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。
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