工程算例：钢筋混凝土梁柱弯矩计算结果与损伤分析

一个两层单跨的钢筋混凝土框架结构，跨度为3.5m，层高2m，泊松比为0.3，弹性模量为2.633GPa，密度为2.5t/m3，柱截面尺寸为0.3m×0.3m，梁截面尺寸为0.4m×0.4m，在顶部受一冲击载荷的作用，如图7-6所示。

在1ms内，压力迅速地从分析开始时的零值增大至最大值700kN，在这点上，压力将保持为常数9ms，在此之后的10ms内，压力下降为零。压力将在以后的分析中保持为零，如图7-7所示。

图7-6 结构计算简图及截面配筋图

a）结构计算简图 b）梁截面配筋 c）柱截面配筋

图7-7 作为时间函数的冲击荷载

时间增量取3.0×10^-5s。根据钢筋混凝土设计原理计算得到梁柱在各阶段的弯矩值：

柱：m_cr=0.28×10⁵kN·mm；m_u=1.61×10⁵kN·mm(www.xing528.com)

梁：m_cr=0.69×10⁵kN·mm；m_u=2.53×10⁵kN·mm

采用显式的算法以ABAQUS的子模块VUMAT作平台，利用集中损伤力学计算的结果如图7-8所示；以同样的条件，用ABAQUS的子程序EXPLICIT，计算结果如图7-9所示。

图7-8 结果的损伤情况

图7-9 EXPLICIT计算结果

从图7-8与图7-9可以看出，集中损伤力学与软件ABAQUS计算的结果最明显的区别是：集中损伤力学给出构件两端的损伤值，ABAQUS给出的是单元的损伤值。钢筋混凝土框架结构最易发生损伤破坏的地方是杆件之间的连接处。在这方面，可以说是集中损伤力学的优势。

对于构件AB，两种方法计算所得的损伤值与其他杆件相比，都是最大的，这说明集中损伤力学的计算是符合逻辑的。由于两者表达的损伤含义不同，显然不能直接比较。但就损伤值较小的构件来说，两者的结果是很相近的，如构件DK，前者的计算结果为：0.06和0.09，后者的计算结果是0.09，说明构件DK基本没有损伤。