结构损伤一致多尺度分析的关键是在不同尺度的模型衔接起来进行计算，为此首先需要将前述跨尺度界面单元衔接方法引入ABAQUS，按软件指定的格式引入跨尺度界面上须满足的位移约束方程。但是由于K2本身是奇异的，同时计算机有效位数是有限的，α过大会导致系统方程病态而使计算失效。根据所建立的结构一致多尺度模型并通过宏细观变量的跨尺度关联，便可实现结构损伤的并发多尺度计算。......
2023-08-26
结构损伤多尺度模拟与分析：桥梁钢箱梁疲劳损伤模拟
【摘要】：桥梁上的正常服役荷载一般在结构中产生高周疲劳损伤的累积，而强震台风等灾害荷载会导致结构中已累积损伤的高应力区域在短时间内发生低周疲劳损伤演化。因此，在桥梁钢箱梁结构的疲劳损伤演化过程分析中，首先要解决如何模拟高、低周疲劳交互作用下的疲劳损伤演化过程的问题，建立疲劳损伤演化过程中群体短裂纹和长裂纹共同演化行为的本构描述。
众所周知，现场施工的桥梁结构不可避免地会留下一些细观缺陷，尤其是在焊接区域。桥梁的服役荷载及环境复杂，长期作用的荷载导致结构中关键部位（如承受应力集中的区域）的局部疲劳损伤演化和积累，导致结构安全性能衰减、寿命大大缩短；当强震台风等极端灾害来袭或结构遭遇突发过载时，已经累积在结构关键局部的损伤发生突变就可能造成构件或结构层次上失效而导致灾变。针对典型超大跨桥梁结构如超大跨悬索桥和斜拉桥，在其关键部位和具有易损局部区域的复杂钢箱梁结构建立损伤多尺度跨层次分析模型，才能准确分析超大跨桥梁结构性能衰变规律、预测其剩余寿命。
桥梁上的正常服役荷载一般在结构中产生高周疲劳损伤的累积，而强震台风等灾害荷载会导致结构中已累积损伤的高应力区域在短时间内发生低周疲劳损伤演化。因此在大跨桥梁钢箱梁结构疲劳损伤演化过程中，高、低幅循环应力的作用导致的低周与高周疲劳损伤演化是同时存在的，并且高、低幅循环应力的作用次序和过载对疲劳损伤的累积速率有很大影响。也就是说，台风、地震等灾害作用会显著改变结构中某些局部区域疲劳损伤累积的进程。在桥梁结构疲劳损伤演化过程分析不能不研究复杂服役荷载下多种荷载耦合作用导致的高、低周疲劳损伤的交互作用，其中的荷载包括持续／循环作用的服役荷载，突发的、非瞬间破坏的强荷载（地震、强风、事故造成对结构的冲击等）等。
钢结构的疲劳寿命主要消耗于两个阶段：短裂纹萌生与扩展阶段和长裂纹扩展阶段。对于高、低周疲劳交互作用的疲劳损伤演化过程，长、短疲劳裂纹是同时存在且共同演化和扩展的。因此，在桥梁钢箱梁结构的疲劳损伤演化过程分析中，首先要解决如何模拟高、低周疲劳交互作用下的疲劳损伤演化过程的问题，建立疲劳损伤演化过程中群体短裂纹和长裂纹共同演化行为的本构描述。
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对这些易损部位就需要考虑材料与结构在细观尺度下存在的细观缺陷及其非连续、非均匀特征进行损伤分析，在这些易损局部的复杂几何构造细节和在内部客观存在的细观缺陷，导致局部热点应力升高、触发损伤演化。分析其组成材料的性能、含量、界面、缺陷等，基于对这些细观构造与缺陷的细观分析结果来确定这些易损部位在宏观尺度下结构模型中的近似于均匀材料的等效性能。......
2023-08-26
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结构损伤的多尺度模拟与分析详细阅读
因此，结构损伤的量化其实已转化为与特定结构构成和内力分配关系相关的求解过程。对于不同类型的结构，有必要针对其特定的构造形式专门研究其结构损伤的量化方法。......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟与分析验证详细阅读
在考虑材料损伤演化与失效过程的有限元分析中，损伤演化方程与结构平衡方程、几何方程、物理方程一起，构成基本方程组。目前耦合损伤的有限元计算方法主要有：全解耦方法。本章在上一章对两种多尺度方法基本理论介绍的基础上，分别阐述了两种多尺度分析方法在有限元计算软件ABAQUS中实施的算法流程与具体步骤，并通过算例分析以验证两种损伤多尺度分析方法各自的有效性和可行性。......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟与分析：混凝土损伤特征与演详细阅读
构件受力后，钢筋和混凝土之间有相对滑移趋势时，产生摩阻力。这个过程就是钢筋混凝土粘结界面的损伤演化过程。现行钢混结构设计理论大多是基于平截面假定进行的，这隐含着钢筋和混凝土这两种性质截然不同的材料粘结良好，以确保二者变形协调。保障钢筋和混凝土的粘结良好是确保钢混结构安全的重要条件之一。图2.44钢筋与混凝土粘结失效引发的结构破坏......
2023-08-26
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桥梁细节疲劳损伤概率模型-钢箱梁详细阅读
由300组随机车流样本分析得到的钢箱梁细节日疲劳损伤Dd的概率模型如图8.31、8.32所示。图8.31行车道的细节疲劳损伤概率模型图8.32超车道的细节疲劳损伤概率模型由图8.31和8.32可知，行车道和超车道的日疲劳损伤均呈单峰偏态分布。表8.14南溪长江大桥钢桥面板细节疲劳荷载效应的概率参数高斯混合模型可适用于建立随机车流作用下钢箱梁细节疲劳应力及疲劳损伤的概率模型。等效疲劳应力及日应力循环次数呈多峰分布，疲劳损伤呈单峰的偏态分布。......
2023-09-19
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结构损伤多尺度模拟与分析：门式钢框架结构案例详细阅读
为考察结构损伤表征与量化分析方法的可行性，这里以一个门式框架结构为例进行分析。该结构由工字钢梁和柱组成，总高9.8 m，跨度24 m；其中，工字钢梁截面尺寸为550mm×200mm×8mm×6mm，工字钢柱总高9.0m，截面尺寸为500mm×220mm×8mm×6mm，该框架有限元模型如图3.40所示。图3.40框架结构构形尺寸及其有限元模型结构上作用的荷载按相关结构设计规范来确定。计算得到各损伤工况下框架结构变形及刚度退化。......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟与分析的策略详细阅读
图6.31混凝土代表性体元的多尺度模拟示意图细观尺度域Ωmeso：细观分析的子区域，在其代表性体元meso－RVE材料是非均匀的，由骨料、基体、界面层和缺陷组成。在该区域混凝土视为宏观尺度上的均匀材料，耦合混凝土损伤演化方程，并离散为多个trans－RVE。图6.33给出了所发展的混凝土构件损伤跨尺度演化过程的自适应模拟与分析的实施流程图。......
2023-08-26
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