碳纖維復合材料(CFRP)具有輕質、高強、耐腐蝕等優點，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，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，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均采用映射網格劃分，這種網格橫向粘貼CFRP磚砌體墻在水平荷載作用下有限元分析。
      劃分方式的網格形狀比較規則，可以控制內部節點位置，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點耦合，使它們之間有相同的節點位移，這種連接方式認為墻體與CFRP完全變形協調，未考慮CFRP與墻體的剝離現象。W-4與CFRP網格劃分及節點耦合見圖。
      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。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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