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碳纖維復合材料(CFRP)具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)點，是一種理想的新型復合材料。CFRP還具有適用面廣、受力均勻、不會造成應力集中、不增加構件的自重等特點。近幾年已被廣泛的應用于建筑結構領域，尤其是混凝土結構的加固。相對而言，CFRP在磚砌體加固中的應用還處于起步階段，有關的研究與報道較少，目前還沒有比較成熟的理論作為指導，因此對CFRP加固磚砌體的試驗研究與有限元分析有待進一步深入。
在ANSYS中，對磚砌體進行模擬有一定的難度，因為砌塊與砂漿有著完全不同的性質(zhì)，在有限元分析中如何考慮兩種材料的關系，是正確分析砌體結構的關鍵。一般有如下兩種處理方法：
(1) 把砌塊和砂漿分開考慮，即認為砌體是一種彈性塊材嵌入非彈性的砂漿基材的兩相非勻質(zhì)材料，這種方法必須知道砌塊和砂漿之間的粘結關系，需要在分析時引入界面單元，分析起來比較困難。
(2) 整體式考慮法，即把砌塊和砂漿作為一個整體考慮，這種方法建模方便，分析效率高。本文在進行有限元分析時，不考慮砌塊與砂漿不同的材料特性，認為砂漿與砌塊為一個整體。
本研究磚砌體與頂梁、底梁均采用solid65實體單元，該單元可以模擬材料破壞時的脆性性質(zhì)，也可以模擬實體的受拉裂縫和壓碎。CFRP采用shell41膜單元，這種單元在每個節(jié)點上具有沿X、Y、Z方向的平動自由度，可以設置為只能承受單項拉伸，該單元適合于彈性、薄壁殼體的結構分析，所以適合用來模擬CFRP。砌塊采用強度等級為MU10的普通粘土磚，砂漿為強度等級為M5的混合砂漿，CFRP材料性能指標見表。圖所示為ANSYS模擬的不同碳纖維布粘貼方式的有限元模型。磚砌體及CFRP均采用映射網(wǎng)格劃分，這種網(wǎng)格橫向粘貼CFRP磚砌體墻在水平荷載作用下有限元分析。
劃分方式的網(wǎng)格形狀比較規(guī)則，可以控制內(nèi)部節(jié)點位置，有限元分析比較符合實際情況。磚砌體與CFRP之間的連接方式采用節(jié)點耦合，使它們之間有相同的節(jié)點位移，這種連接方式認為墻體與CFRP完全變形協(xié)調(diào)，未考慮CFRP與墻體的剝離現(xiàn)象。W-4與CFRP網(wǎng)格劃分及節(jié)點耦合見圖。
在磚砌體墻上作用的荷載分別為豎向均布荷載和水平往復荷載。荷載分兩個步驟施加，首先在頂梁頂面施加σ0=1.0MPa均勻分布的豎向荷載，作為面荷載輸入，并且豎向荷載在整個分析過程中保持不變，然后在頂梁端部施加遞增的水平低周往復荷載。在底梁底面施加X、Y、Z三個方向的約束，以模擬墻體的實際約束情況。
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