缠绕条带加固柱体的方法与效果

土木工程中常有在柱体外面缠绕条带(如混凝土柱外缠玻璃纤维增强复合材料,碎石桩顶包裹土工合成材料等)进行加固的做法。这里主要介绍缠绕条带在ABAQUS中的建模方法。

若不考虑条带的抗弯刚度,可将其模拟为膜单元(或抗弯刚度很小的板单元),其在空间上是一个螺旋曲面(如图1所示)。该空间曲面是通过对一线段旋转加扭转建成的。具体为Part模块中通过Create Part选择三维空间,基于shell通过旋转建模(图2),然后在图3所示的绘图空间中绘制条带的起始边,确认后调出土4所示的对话框,参数含义如图所示,可随意调整查看效果。


缠绕条带加固柱体的图1

图1

缠绕条带加固柱体的图2

图2

缠绕条带加固柱体的图3

图3

缠绕条带加固柱体的图4

图4

条带单元采用膜单元,所以在创建Section时,要选择shell下的membrane(图5)。


缠绕条带加固柱体的图5

图5

柱体可再创建一个实体part,条带与柱之间通过设置接触,本例中采用Cohesive Behavior模拟所可能的粘结(胶水)作用,也可以设置一个初始拉应力模拟实际情况。

缠绕条带加固柱体的图6

a 有条带

缠绕条带加固柱体的图7

b无条带

图6对比了有无条带,柱顶轴向加压后的竖向变形,在条带约束下,侧向变形受限,轴向变形相应减小。需要注意,本例中的参数取值较为随意,不反映实际情况,只是提供一种可能的分析思路。

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