柔度法纤维单元可解决刚度法纤维单元常值轴向应变及线性曲率问题(【OpenSees】浅析两类纤维单元:位移元与应力元)。上期推送(【OpenSEES】浅析纤维单元(一):单元剖分数对刚度法纤维单元力学性能的影响,)与大家分享单元剖分数及积分点数对刚度法纤维单元的影响,结论为:对于强度硬化问题,增加单元剖分数可改善刚度法纤维单元的数值模拟效果;增加积分点数无法改善模拟效果,可尽量减少积分点数量。
积分点权重是影响柔度法纤维单元力学性能的关键因素(【OpenSees】宏观梁柱单元的强度软化模拟),增加积分点数目、增加单元剖分数或替换数值积分方法均是影响积分点权重的关键因素(【OpenSees】浅析纤维单元的数值积分方法),但增加单元剖分数会增加结构自由度数目且不易定量控制权重,因此一般通过增加积分点数目或替换数值积分方法来调整柔度法纤维单元的力学性能。
算例介绍
积分点数的影响
柔度法纤维单元假定轴力和剪力在单元内部为常值,利用线性插值来求取截面弯矩。OpenSEES中的forceBeamColumn、nonlinearBeamColumn(旧命令)及BeamWithHinge(旧命令)均是柔度法纤维单元,BeamWithHinge仅是套上Guass-Radau外壳的forceBeamColumn(【OpenSees】浅析分布塑性铰单元的数值积分方法)。刚度法纤维单元默认采用Gauss-Legendre积分方法,而柔度法纤维单元则默认采用Gauss-Lobatto积分方法(【OpenSees】浅析纤维单元的数值积分方法)。
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力位移
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曲率
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轴向应变
最后分析步的轴向应变沿构件长度方向的分布情况如图5所示。由图5可知,柔度法纤维单元内部轴力为常数;随着积分点的增加,积分点处轴向应变的模拟效果均得到改善。
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