基于脚本的有限元框架，用于循环弯曲条件下混凝土填充管的参数分析 安杰洛·安格里斯亚尼（Angelo Angrisani） 保罗·托迪斯科（Paolo Todisco） 亚历山德罗·皮萨皮亚（Alessandro Pisapia） 弗朗切斯科·法布罗奇诺（Francesco Fabbrocino）

《Journal of Composites Science》：A Scripting-Based Finite Element Framework for Parametric Analysis of Concrete-Filled Tubes Under Cyclic Bending Angelo Angrisani, Paolo Todisco, Alessandro Pisapia and Francesco Fabbrocino

　　

摘要

本文研究了混凝土填充钢管（CFTs）在循环纯弯曲作用下的低周性能，这种加载条件常见于大型桥梁和建筑物的梁结构中。研究人员在Abaqus/Explicit软件中建立了一个三维有限元模型，该模型结合了钢管的延性损伤准则和填充混凝土的塑性损伤模型，并通过实际的大规模循环弯曲试验对圆形和方形CFT梁进行了校准。随后，利用自动化的Python脚本框架对由标准材料制成的构件进行了系统的参数研究，研究了不同直径与厚度比以及跨度长度对低周性能的影响。实验中施加了恒幅弦向旋转载荷，并在塑性变形过程中跟踪了构件的非线性响应。通过累积塑性应变、耗散能量以及25个循环后作用力和弯矩的衰减情况来量化构件的滞回行为。研究结果表明，几何参数对循环响应有显著影响：在所研究的加载范围内，当D_e = 100 mm时，构件的强度衰减幅度通常在10%到60%之间；而当D_e = 400 mm时，强度衰减幅度一般在50%到100%之间，大多数情况属于中度至重度衰减范围。较大的直径和更厚的钢管通常会导致更大的能量耗散，而较长的构件虽然能量耗散较低，但强度衰减也相对较小。因此，本研究为评估CFT梁在指定加载条件下的低周循环性能提供了一个可重复的计算框架和性能对比方法。