钢筋混凝土非线性有限元分析在结构工程中的应用

张子文

【摘 要】钢筋混凝土结构由混凝土与钢筋两种材料组合而成。对于钢筋混凝土的各种性能通过实验可以进行很好的探索；但是，现实生活中往往由于人力财力的限制，导致不能对构件进行充分的实验探究，尤其是有些性能需要进行大量的重复性试验。这时就需要进行计算机软件进行模拟。非线性是钢筋混凝土一个非常重要的受力特征，运用计算机有限元分析方法可以对钢筋混凝土非线性问题进行很好的研究。

【关键词】有限元分析；钢筋混凝土；非线性

一、钢筋混凝土结构材料特性与非线性有限元分析的意义

上文提到，钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组合而成的。两种材料共同作用，之间具有很复杂的本构关系。而且在实际工程中，很多时候构件并非完好无损，而是在裂缝状态下工作。随着时间推移，裂缝处会发生变化。因此分析一个构件从加载到破坏是十分复杂的过程。

实验是对钢筋混凝土进行受力分析的最好方法，这也是对自然学科进行探究的必然过程。但是，现实生活中往往由于科学技术的限制，试验场地的限制以及财力等种种因素的制约导致我们无法进行实验研究。

同时，钢筋混凝土构件的复杂性决定了其受力特点为非线性的，分析非线性问题就需要先进的数值处理方法。

结合以上种种因素，需要一种分析方法既能够有效节约实验成本，又可以高度模拟实验过程，即从加载到破坏的过程。……