摘要.........................................................Ⅰ 誌謝.........................................................Ⅱ 目錄.........................................................Ⅲ 圖表目錄.....................................................Ⅴ 第一章 緒論..................................................1 1.1 研究動機................................................1 1.2 內容與架構..............................................2 第二章 鋼管混凝土接頭的材料行為..............................4 2.1 鋼鐵材料的性質..........................................4 2.2 混凝土材料的性質........................................6 2.2.1 混凝土的基本行為..................................6 2.2.2 混凝土的單軸行為..................................8 2.2.3 混凝土的雙軸行為..................................9 2.2.4 混凝土的三軸行為..................................9 2.3 本文分析的構件材料的性質...............................12 第三章 材料的組成律..........................................17 3.1 應力...................................................17 3.1.1 應力向量.........................................17 3.1.2 應力的科西公式...................................18 3.1.3 應力張量的主應力與不變量.........................19 3.1.4 主軸剪應力與最大剪應力...........................20 3.1.5 應力偏差張量與不變量.............................21 3.1.6 八面體應力.......................................22 3.1.7 韋氏應力空間(Haigh-Westergaard Stress Space).....24 3.2 不含靜水壓力作用的降伏準則.............................27 3.2.1 Tresca降伏準則....................................27 3.2.2 Von Mises降伏準則.................................29 3.3 含靜水壓力作用相關的降伏準則...........................29 3.3.1 Mohr-Coulomb準則..................................30 3.3.2 Drucker Prager準則..............................31 3.3.3 諧和塑性流與非諧和塑性流........................33 3.4 模擬混凝土材料的降伏準則..............................33 第四章 分析與模擬方法......................................38 4.1 模型建立的幾何結構....................................38 4.1.1 模型的對稱性....................................38 4.1.2 模型的幾何邊界條件..............................39 4.1.3 模型的自然邊界條件..............................40 4.2元素的選擇.............................................43 4.2.1 元素的性質......................................43 4.2.2 元素使用的比較..................................46 4.3 元素網格建置..........................................49 4.3.1網格的切割.......................................49 4.3.2 純鋼管混凝土的網格分割..........................50 4.3.3 含有接合板的鋼管混凝土的網格分割................50 4.3.4 接合板有開孔的鋼管混凝土的網格分割..............51 4.4 收斂性的分析探討......................................54 4.4.1 純鋼管混凝土的元素收斂性分析....................54 4.4.2 含有接合板的鋼管混凝土的元素收斂性分析..........56 4.5 接觸面的模擬..........................................58 4.6 計算數值方法..........................................62 第五章 模擬實驗的結果與分析.................................63 5.1混凝土參數的分析.......................................63 5.1.1 試體圍壓的評估...................................63 5.1.2 混凝土強度折減係數k4的參數分析..................64 5.1.3 混凝土峰後軟化係數k3的參數分析..................66 5.2 模擬成果與實驗數據的比較...............................67 5.2.1 純鋼管混凝土模型(S)..............................68 5.2.2 鋼管混凝土含12mm接合板模型(P12).................69 5.2.3 鋼管混凝土含24mm接合板模型(P24).................73 5.2.4 鋼管混凝土含36mm接合板模型(P36).................79 5.2.5 接合板厚度24mm且含開2個圓孔的鋼管混凝土模擬(PH24)...........................................84 5.2.6 接合板厚度36mm且含開3個圓孔的鋼管混凝土模型 (PH36)...........................................88 5.3 模擬成果的比較與結論...................................93 第六章 結論與建議............................................97 參考文獻.....................................................99 附錄A 全試體-應力等高線圖...................................101 附錄B 斷面-應力等高線圖.....................................147 附錄C Incompatible Mode Element.............................178 附錄 D 試體模型P24-33的輸入檔...............................181