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隨著現(xiàn)代計算機程序的發(fā)展，有限元分析方法在土木工程領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用在木結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，有限元方法能夠考慮材料的非線性各向異性等，同時可提高解決問題的效率，還可以對復(fù)雜的問題進行模擬，用以指導(dǎo)木結(jié)構(gòu)試驗及設(shè)計分析等工作。
本研究利用有限元分析軟件，首先建立鋼筋增強木梁的有限元模型，然后根據(jù)已有的試驗結(jié)果對有限元分析進行驗證，主要分析參數(shù)為配筋率，將未增強木梁和鋼筋增強木梁進行對比，同時研究各種構(gòu)件的截面應(yīng)力分布，承載力以及變形情況等，荷載與邊界約束條件有限元模型的建立。
在研究的有限元分析中，木材采用節(jié)點三維實體單元，對于模擬鋼筋材料的單元，應(yīng)在實常數(shù)菜單中輸入其截面面積，其他無需定義。需要指出的是，本研究不考慮材料的各向異性特性，認(rèn)為它對構(gòu)件極限承載力及剛度等影響不大，此處以文獻花旗松工程木材料為對象進行分析，其縱向彈性模量，泊松比取為鋼筋材料受力時一直保持線彈性，所用的鋼筋材料為3級鋼筋，其縱向取半跨為分析對象，因此荷載為總荷載的一半，荷載均勻施加于木梁頂面一定區(qū)域的節(jié)點上，在支座處，為了減小應(yīng)力集中，在梁端部底面也施加了等大反向的荷載，由此梁端支座僅對構(gòu)件起到約束作用，此處的支座反力為零，因此不會引起應(yīng)力集中， 此外在跨中橫截面上施加對稱面約束。以上做法使得建模更加方便，提高了建模速度，同時不影響求解的精度。
在有限元分析中，當(dāng)受拉面層拉壞或者受壓區(qū)木材壓壞后，即認(rèn)為整個構(gòu)件破壞。下面就構(gòu)件的荷載 R 跨中位移曲線以及構(gòu)件中的應(yīng)力分布情況分別進行討論。
給出了未增強木梁與鋼筋加固木梁的荷載 跨中位移曲線，由圖可以看出： 基于所示的材料本構(gòu)關(guān)系試驗?zāi)軌蚝芎玫啬M木梁的受彎性能，有限元分析結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好 這說明本研究建議的有限元模型具有較好的可靠性與精確性，模型可用于此類構(gòu)件的有限元分析。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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