2种纤维弹塑性梁单元特性 被引量：2

1

作者 聂利英 郭青伟 李硕娇 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期442-446,共5页

首先对2种基于纤维截面的弹塑性梁单元,即沿单元长度积分的纤维弹塑性梁单元和基于子单元法建立的带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元的本构特征进行了分析,然后以地震作用下一桥梁工程为例,从静力和动力2个方面对比了这2种单元的主要非线... 首先对2种基于纤维截面的弹塑性梁单元,即沿单元长度积分的纤维弹塑性梁单元和基于子单元法建立的带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元的本构特征进行了分析,然后以地震作用下一桥梁工程为例,从静力和动力2个方面对比了这2种单元的主要非线性特性.结果表明:前者可以模拟受力过程中沿单元长度方向截面刚度的连续变化,后者则可以体现双线性特征;带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元是对纤维弹塑性梁单元的一种较好的近似,但在动力分析中,如果有未屈服构件的显著影响,则会出现相对略大的差异. 展开更多

关键词 纤维截面模型 弹塑性梁单元 本构特征

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火灾下混凝土结构破坏模拟的纤维梁单元模型 被引量：19

2

作者 陈适才 陆新征 +1 位作者 任爱珠 江见鲸 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期72-79,共8页

为分析和模拟结构构件在火灾下的失效破坏过程,本文基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元模型,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。此模型将构件截面划分成多个纤维,从而可以模拟构件截面的不均匀温度场分布以及高温下混凝... 为分析和模拟结构构件在火灾下的失效破坏过程,本文基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元模型,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。此模型将构件截面划分成多个纤维,从而可以模拟构件截面的不均匀温度场分布以及高温下混凝土材料的开裂、压碎和钢筋屈服等行为。并根据全拉格朗日描述方法,推导了纤维梁单元的切线刚度矩阵,建立了纤维梁单元的增量求解方程。最后,将本文模型的模拟结果和多个具体试验结果进行了分析比较,进一步验证了模型的可靠性。 展开更多

关键词 纤维模型 梁单元 火灾反应 非线性

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基于改进纤维模型的RC剪力墙静力弹塑性分析 被引量：1

3

作者 朱立猛 周德源 张强 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第1期94-98,共5页

为了使纤维模型能够有效模拟剪切效应,提出了一种基于塑性理论和虚拟单元法的改进纤维模型RC剪力墙全过程静力弹塑性分析方法.推导出等效单轴应力和等效单轴应变的计算公式,在纤维层面建立考虑剪切效应的应力和应变关系,将纤维由多轴受... 为了使纤维模型能够有效模拟剪切效应,提出了一种基于塑性理论和虚拟单元法的改进纤维模型RC剪力墙全过程静力弹塑性分析方法.推导出等效单轴应力和等效单轴应变的计算公式,在纤维层面建立考虑剪切效应的应力和应变关系,将纤维由多轴受力状态等效为单轴受力状态,引入虚拟单元法来解决有限元数值计算过程中遇到的负刚度问题.利用自编程序及ABAQUS软件对一片钢筋混凝土剪力墙进行静力弹塑性分析,结果表明,自编程序计算曲线与试验曲线及ABAQUS软件计算曲线吻合较好,能够反映出剪切效应的影响.改进的分析方法简便有效,便于编程,可用于分析剪切效应明显的钢筋混凝土剪力墙构件. 展开更多

关键词 纤维模型 钢筋混凝土剪力墙 塑性理论 虚拟单元法 剪切效应 等效单轴应力 等效单轴应变 静力弹塑性分析

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基于ABAQUS纤维梁单元的钢筋混凝土柱受力破坏全过程数值模拟 被引量：34

4

作者 王强 宋雪迪 +1 位作者 郝中华 王占飞 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期16-26,81,共12页

合理、准确地模拟钢筋混凝土梁柱构件的非线性及断裂破坏行为,对于进行钢筋混凝土框架结构在强震作用下的倒塌破坏机制研究具有重要的意义。基于有限元软件ABAQUS的显式求解模块Explicit,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及其... 合理、准确地模拟钢筋混凝土梁柱构件的非线性及断裂破坏行为,对于进行钢筋混凝土框架结构在强震作用下的倒塌破坏机制研究具有重要的意义。基于有限元软件ABAQUS的显式求解模块Explicit,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及其单元消除技术,构建了包含材料破坏准则的钢筋、混凝土单轴本构关系,并利用用户材料接口VUMAT编制了相应的计算子程序。为验证上述方法的合理性和正确性,本文对轴压与侧向往复加载下钢筋混凝土柱构件的受力破坏全过程进行了数值模拟。计算结果表明:采用单元消除(杀死)可以简单、有效地实现有限单元法对于梁柱构件断裂破坏过程的模拟;基于纤维梁单元构建的材料单轴本构关系和破坏准则能够准确、细致地描述钢筋混凝土柱在荷载作用下的非线性性能发展、构件截面的渐进破坏过程以及残余构件的运动状态;对于非线性性态发展较为强烈的结构构件,考虑材料失效的模拟分析结果更为合理、可信。该方法可用于钢筋混凝土框架结构在强震下倒塌全过程的模拟分析。 展开更多

关键词 钢筋混凝土柱 纤维梁单元 单轴本构模型 破坏准则 单元消除 显式动力

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应用纤维单元模型的钢筋混凝土框架结构损伤与失效分析 被引量：9

5

作者 吕杨 徐龙河 +1 位作者 李忠献 丁阳 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期925-929,共5页

应用纤维单元模型对钢筋混凝土结构进行损伤分析,并定义了钢筋混凝土构件的损伤准则和结构整体损伤准则.对一钢筋混凝土悬臂柱进行了损伤分析,结果表明,纤维单元模型能以很低的计算成本获得很高的计算精度,并能很好地模拟柱竖向剩余承... 应用纤维单元模型对钢筋混凝土结构进行损伤分析,并定义了钢筋混凝土构件的损伤准则和结构整体损伤准则.对一钢筋混凝土悬臂柱进行了损伤分析,结果表明,纤维单元模型能以很低的计算成本获得很高的计算精度,并能很好地模拟柱竖向剩余承载力的退化过程.对一个4层的钢筋混凝土框架结构进行了损伤分析,结果表明,所有框架底层柱的损伤发展趋势相同,然而轴压比大的柱总滞回耗能小、累积破坏更明显、结构延性较差,其首次超越破坏的阈值较轴压比小的柱大;结构薄弱层的损伤发展过程与单个柱的损伤发展过程相似,表现为地震动加速度峰值时刻的损伤迅速发展,其余时刻的结构损伤指数缓慢增加. 展开更多

关键词 钢筋混凝土结构 损伤分析 纤维单元模型 损伤准则 动力弹塑性分析 竖向剩余承载力

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用于钢筋混凝土连梁地震反应分析的考虑非线性剪切的纤维梁单元Ⅰ:原理与开发 被引量：7

6

作者 丁然 聂建国 陶慕轩 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期31-42,共12页

长期以来,普通配筋钢筋混凝土(RC)连梁在剪力墙、框架核心筒等高层结构体系中均得到了广泛的应用。在对该类体系进行地震反应分析时,迫切需要一个高效、准确且建模方便的连梁计算单元。该文基于对国内外普通配筋RC连梁试验的归纳总结及... 长期以来,普通配筋钢筋混凝土(RC)连梁在剪力墙、框架核心筒等高层结构体系中均得到了广泛的应用。在对该类体系进行地震反应分析时,迫切需要一个高效、准确且建模方便的连梁计算单元。该文基于对国内外普通配筋RC连梁试验的归纳总结及各类考虑非线性剪切效应的构件计算模型的充分比较,提出了在传统的基于纤维截面模型的分布塑性铰梁单元的基础上引入截面剪力-剪切变形关系和剪力-剪切滑移关系的单元开发思路。通过对通用有限元程序MSC.MARC(2007r1)的梁单元截面模型接口进行二次开发,实现了一种适用于普通配筋RC连梁非线性地震反应分析的纤维梁单元。提出了适用于普通配筋RC连梁的剪力-剪切变形骨架曲线和滞回规则,模型可充分体现捏拢、强度和刚度退化、承载力下降等RC连梁复杂的受剪特性,并可考虑任意复杂加载路径。特别针对RC连梁特有的剪切滑移现象,提出相应的剪力-剪切滑移骨架曲线和滞回规则,可充分体现剪力-剪切滑移关系中捏拢、强度和刚度退化等现象,同时引入剪切滑移和剪切受压极限曲线实现不同破坏模式的判断。利用剪力-剪切变形关系和剪力-剪切滑移关系,分别开发了剪切单元和滑移单元,并将二者结合实现对连梁构件的模拟分析。 展开更多

关键词 钢筋混凝土连梁 地震反应分析 纤维梁单元 非线性剪切 剪切滑移 截面模型

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桥梁高墩合理计算模型探讨 被引量：35

7

作者 梁智垚 李建中 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2007年第2期91-98,共8页

采用弹塑性梁柱单元和弹塑性纤维梁柱单元分别建立桥梁墩柱的两种计算模型,深入讨论了桥梁墩柱在地震作用下,塑性铰形成、塑性区扩展以及塑性转角、墩顶位移等结构需求,针对弹塑性梁柱单元模型中不同单元划分数量对墩柱地震需求的影响... 采用弹塑性梁柱单元和弹塑性纤维梁柱单元分别建立桥梁墩柱的两种计算模型,深入讨论了桥梁墩柱在地震作用下,塑性铰形成、塑性区扩展以及塑性转角、墩顶位移等结构需求,针对弹塑性梁柱单元模型中不同单元划分数量对墩柱地震需求的影响也进行了比较分析。计算结果表明,高阶振型对桥梁高墩地震响应贡献较大,其塑性转角、墩顶位移等地震需求的变化规律与中、低墩明显不同。桥梁高墩在墩身中部及墩底同时形成塑性铰,且塑性区随地震激励的增强而扩展。单元划分数量对桥梁墩柱的塑性转角、墩顶位移等地震需求均有较大影响,最后讨论了两种计算模型在墩柱地震需求计算时的适用性。 展开更多

关键词 高墩 计算模型 地震需求 弹塑性梁柱单元 弹塑性纤维梁柱单元

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罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨 被引量：7

8

作者 卢皓 《铁道标准设计》 北大核心 2016年第6期48-54,共7页

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层... 以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。 展开更多

关键词 高速铁路 简支梁桥 减隔震 计算模型 弹塑性纤维梁柱单元 非线性时程分析

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截面轴力与弯矩屈服面在钢框架动力弹塑性分析中的应用

9

作者 陈永盛 张令心 刘洁平 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第S2期57-62,共6页

为了在现行规范下考虑轴力与弯矩的相互作用,并兼顾计算精度与计算效率,研究了截面屈服面在钢框架动力弹塑性分析中的新应用。首先选用截面组合思想构建轴力与弯矩的屈服面。接着,基于经典塑性理论建立截面恢复力模型,并给出了截面状态... 为了在现行规范下考虑轴力与弯矩的相互作用,并兼顾计算精度与计算效率,研究了截面屈服面在钢框架动力弹塑性分析中的新应用。首先选用截面组合思想构建轴力与弯矩的屈服面。接着,基于经典塑性理论建立截面恢复力模型,并给出了截面状态确定方法。然后阐述了基于力的梁柱单元状态确定过程及其对截面恢复力模型的调用。最后采用alpha-OS积分算法,对一个四层两跨钢框架开展了动力弹塑性分析。结果表明:截面轴力弯矩屈服面能很好地考虑轴力存在及变化对截面弯矩承载力的影响,基于屈服面的恢复力模型在计算精度上远高于塑性铰模型并逼近纤维模型,在效率上远高于纤维模型,可以用于钢框架的动力结构弹塑性分析。 展开更多

关键词 屈服面 截面恢复力模型 基于力的单元 纤维模型 弹塑性分析

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软场地土拓宽桥梁地震响应分析 被引量：2

10

作者 任伟 盖轶婷 黄亚男 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第4期502-507,517,共7页

针对软土地区拓宽桥梁抗震研究的不足,以珠三角地区某一不等跨连续梁桥为工程背景,在考虑桩—土联合作用效应的前提下,引入纤维模型弹塑性梁单元,利用有限元程序Midas/Civil对旧桥模型、两种场地土条件下的拓宽桥梁模型进行了弹塑性地... 针对软土地区拓宽桥梁抗震研究的不足,以珠三角地区某一不等跨连续梁桥为工程背景,在考虑桩—土联合作用效应的前提下,引入纤维模型弹塑性梁单元,利用有限元程序Midas/Civil对旧桥模型、两种场地土条件下的拓宽桥梁模型进行了弹塑性地震响应分析.研究了不同地震波输入方向结构关键位置的位移响应,结构塑性铰的出现时间、位置和破坏模式.研究表明:软土场地拓宽模型的地震响应位移极值最大,约为砂土场地拓宽桥梁位移极值的1.15倍;在分级纵、横向地震荷载下,软土拓宽模型桥墩最早出现塑性铰,更容易发生破坏,且破坏时间更早.通过对比原桥模型和拓宽模型表明,结构拓宽不利于抗震,建议今后对拓宽桥梁提高抗震验算要求. 展开更多

关键词 桥梁工程 软土地区 桩-土联合作用 纤维模型弹塑性梁单元 地震响应

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罕遇地震下城际铁路连续梁桥延性抗震设计 被引量：23

11

作者 禚一 王菲 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2012年第4期66-71,112,共7页

研究目的:罕遇地震作用下,城际铁路桥梁结构可能进入到弹塑性工作状态,对城际铁路桥梁结构进行弹塑性地震响应分析和延性抗震设计具有重要的工程价值和研究意义。结合大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程的设计实例,基于纤维梁柱单元... 研究目的:罕遇地震作用下,城际铁路桥梁结构可能进入到弹塑性工作状态,对城际铁路桥梁结构进行弹塑性地震响应分析和延性抗震设计具有重要的工程价值和研究意义。结合大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程的设计实例,基于纤维梁柱单元模型的基本原理,建立主桥(25+30+25)m预应力混凝土连续箱梁桥的弹塑性分析模型,采用傅里叶变换和反复迭代法将铁路规范反应谱拟合为地震动时程曲线,进行罕遇地震下桥梁的地震响应分析及桥墩延性抗震设计。研究结论:结果表明:地震激励下,仅制动墩进入到塑性状态,延性系数最大值为3.02,小于规范给定值4.8,抗震验算满足规范要求。本文给出的桥梁弹塑性分析方法和延性抗震设计结果为城际铁路连续梁桥的延性抗震设计提供了一种实用手段和依据。 展开更多

关键词 城际铁路 连续梁 塑性铰 罕遇地震 延性设计 弹塑性分析 纤维模型

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盾构隧道管片结构设计几个问题的探讨 被引量：14

12

作者 肖明清 王少锋 +1 位作者 龚彦峰 唐曌 《铁道标准设计》 北大核心 2019年第9期70-73,77,共5页

由于国内盾构隧道结构现有计算方法考虑因素不全面、部分计算方法不合理,造成盾构管片配筋量偏大,对管片预制及工程造价都带来很大影响。为提高现有盾构隧道结构设计方法的准确性和可靠性以及优化管片配筋,通过大量的盾构隧道结构计算... 由于国内盾构隧道结构现有计算方法考虑因素不全面、部分计算方法不合理,造成盾构管片配筋量偏大,对管片预制及工程造价都带来很大影响。为提高现有盾构隧道结构设计方法的准确性和可靠性以及优化管片配筋,通过大量的盾构隧道结构计算和工程经验,对多个设计问题进行分析,结果表明:深埋等复杂地质条件下长大盾构隧道结构计算需要考虑管片的环、纵向接头作用;极限状态法没有区分施工和运营工况受力特点等。通过研究提出以下解决方案:(1)采用改进管片接头单元的梁-弹簧模型,结合接头试验对抗弯刚度等取值进行优化;(2)考虑盾构隧道施工阶段为短暂设计工况,运营阶段为持久设计工况进行安全校核;(3)提出纤维梁单元模型,对管片配筋进行校核;(4)提出多种管片配筋优化设计方法,减少钢筋用量。 展开更多

关键词 盾构隧道 设计方法 梁-弹簧模型 安全校核 纤维梁单元 配筋优化

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强震作用下南水北调双洎河渡槽结构非线性分析 被引量：3

13

作者 吴冲 徐建国 +1 位作者 张春宇 王博 《水电能源科学》 北大核心 2022年第2期123-126,140,共5页

渡槽作为一种常用输水建筑物,若处于地震高烈度区,抗震性能对其运行安全至关重要。为此,基于有限元分析软件ABAQUS开发了一种适用于大型双槽渡槽结构——南水北调双洎河渡槽工程的模拟钢筋混凝土材料非线性的纤维梁单元子程序,开展非线... 渡槽作为一种常用输水建筑物,若处于地震高烈度区,抗震性能对其运行安全至关重要。为此,基于有限元分析软件ABAQUS开发了一种适用于大型双槽渡槽结构——南水北调双洎河渡槽工程的模拟钢筋混凝土材料非线性的纤维梁单元子程序,开展非线性地震响应分析,得到关键部位应力-应变曲线,以及跨中位移、速度、加速度、墩底弯矩、剪力时程曲线等。计算结果表明,强震作用下双槽渡槽非线性模型与线弹性模型地震响应差异较大,其中跨中位移、速度、加速度峰值非线性模型计算结果均有所增大;而墩底弯矩、剪力峰值有所减小;相同调幅下不同场地地震波的输入对结构响应峰值也有影响。所得结论为双槽渡槽结构的抗震设计计算提供了参考。 展开更多

关键词 双槽渡槽 地震响应 弹塑性 纤维梁单元

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双向往复加载下钢筋混凝土柱破坏过程的数值模拟 被引量：1

14

作者 王强 郝中华 +3 位作者 宋雪迪 夏菲 高翔 郝露露 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第1期53-61,共9页

目的为准确地模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱构件的非线性及断裂破坏行为,实现钢筋混凝土框架结构强震作用下的倒塌破坏全过程仿真分析.方法基于通用有限元软件ABAQUS的显式求解模块,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及单元... 目的为准确地模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱构件的非线性及断裂破坏行为,实现钢筋混凝土框架结构强震作用下的倒塌破坏全过程仿真分析.方法基于通用有限元软件ABAQUS的显式求解模块,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及单元消除技术,构建了包含材料破坏准则的钢筋、混凝土单轴本构关系,利用用户材料接口VUMAT编制了相应的计算子程序,并模拟了钢筋混凝土柱构件在单、双向水平往复荷载作用下的非线性性能发展以及断裂破坏过程.结果在加载幅值较小时,计算结果能够准确模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱的承载力与刚度变化、滞回捏拢行为以及双向弯曲耦合效应.在水平位移加载幅值分别达到45 mm、90 mm、165 mm时,构件中的保护层混凝土、核心混凝土、钢筋完全破坏,构件断裂.而单向加载构件的水平位移加载幅值达到285 mm时,构件才发生断裂破坏.结论计算结果与试验结果吻合良好.笔者方法能够较为准确地模拟钢筋混凝土柱在双向弯曲荷载作用下的非线性及断裂破坏过程.双向弯曲耦合作用严重降低了钢筋混凝土柱的承载能力及耗能性能.研究成果可用于钢筋混凝土框架结构在强震下的倒塌过程模拟分析. 展开更多

关键词 钢筋混凝土柱 双向往复加载 纤维梁单元 单轴本构模型 破坏准则

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钢筋混凝土柱破坏过程扩展有限元数值模拟 被引量：16

15

作者 杨刚 许斌 陈洪兵 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期602-608,共7页

为描述钢筋混凝土柱的破坏过程,分别建立了由三维实体单元和三维杆单元构成的精细化模型以及结合纤维梁单元的纤维梁与实体单元耦合模型。耦合模型中,钢筋混凝土柱下段混凝土和钢筋分别用三维实体单元与三维杆单元建模,通过耦合连接实... 为描述钢筋混凝土柱的破坏过程,分别建立了由三维实体单元和三维杆单元构成的精细化模型以及结合纤维梁单元的纤维梁与实体单元耦合模型。耦合模型中,钢筋混凝土柱下段混凝土和钢筋分别用三维实体单元与三维杆单元建模,通过耦合连接实现精细单元与粗糙单元之间的变形协调。基于混凝土弹塑性本构关系,运用扩展有限元方法模拟钢筋混凝土柱的荷载-位移曲线以及开裂过程,并进行比较。数值模拟与试验结果的比较表明,模拟得到的裂缝位置以及荷载-位移曲线与试验结果吻合较好。扩展有限元具有无需重划网格、无需预设裂纹的优点,能有效地模拟筋混凝土柱的开裂过程。耦合模型具有计算效率高的优势,且能较好地模拟构件的破坏模式。 展开更多

关键词 钢筋混凝土柱 扩展有限元 耦合模型 纤维梁单元 实体单元

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