15国创申报0509

国家级大学生创新训练项目申报书项目编号：

项目名称：基于有限元数值分析及截面分析法的型钢混凝土梁变形性能指标验证

项目负责人：

吴梓楠

项目管理学院：

土木与交通学院指导教师：

季静

华南理工大学教务处

二〇一五年四月

填写说明

1.创新训练项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。

2.申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨，简明扼要。空缺项要填“无”。

3.“项目编号”一栏不填；“项目管理学院”原则上为项目负责人所在学院。

4.申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。

5.填写时可以改变字体大小等，但要确保表格的样式不变；填写完后用A4纸张双面打印，左侧装订成册。

6.申报过程有不明事宜，请与学校教务处实践教学管理办公室联系。

一、基本情况

二、立项依据（加页详述）

图5 简支梁式加载建模

混凝土材料采用塑性损伤本构模型，普通钢筋采用理想弹塑性模型如图高强钢筋采用弹塑性双斜线模型如图6-c所示，型钢采用弹塑性加硬化的三折线模型如图

图6 型钢与钢筋本构

CONSTRAINTS AND BCs:设置边界条件是整个建模过程中的难点，其中包含了型钢与混凝土、钢筋笼与混凝土的接触关系，铰支座的边界设置，简支梁中央截面的边界设置，位移的施加，监测点的设置等问题。对于型钢和混凝土的接触关系，本课题组采用embedded嵌入的方式使其变形相互协调，以解决不考虑粘结滑移的模拟问题。而对于铰支座的边界设置，简支梁中央截面的边界设置则较为复杂，下文将分别进行论述。

图7 简支梁支座定义刚体

B、为模拟简支的作用，本课题组选择对支座的右侧面底边进行约束，

制U1,U2的约束方式(图8)。

图8 简支梁设置支座约束

简支梁中央截面的边界条件：设置简支梁中央截面的边界条件同样需要分两步进行。第一步设置约束；第二步耦合位移监测点。

A、由于简支梁构件的对称性，在对截面进行约束时，本课题组采用对称约束的方式，

图9 简支梁径中设置约束

图10 过约束产生错误的力—位移曲线图11 正确的力—位移曲线

图12 设置正确的位移耦合条件

完成上述的关键边界条件设置，本课题组获得力-位移曲线(图

移曲线的趋势相吻合，以此证明建模方式的准确性。

建模时关键位置依旧在于边界条件的设置，但相对模拟简支梁加载来说，图13 施加位移及检测位移图14 悬臂梁设置底部约束

图15 悬臂梁加载的力-位移曲线

除简支梁两点加载、悬臂梁式加载外，常见的加载方式还有简支梁单点加载等。

本课题组将在已有的基础上，根据需要建立准确的模型对构件进行必要的数值分析。

运用截面分析法来获取结构力—位移曲线

本课题在验证型钢混凝土梁的性能指标时，运用悬臂梁加载方式（图

此截面分析法也将基于悬臂梁加载方式来进行分析。为能够更好的描述分析过程，本课程组

图17 截面分析法流程

图18 构件截面弯矩—曲率图像

步骤②:V为悬臂顶端所受的剪力，此时V取值范围为[0,V(max)]，在区间内选取n个

（n越大,力-位移曲线更精确）。

步骤③:A、当V’值对应图像中M=M1

1、左侧交点（1’，M1）M值未达到Mu，截面弯矩—曲率图像在

范围内的图像即为构件的弯矩—曲率图像。

（1（2

1）作二次曲线与点（2

三、指导教师意见

四、学院意见

五、学校大学生创新创业训练计划专家组意见

六、大学生创新创业训练计划领导小组审批意见