Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.22363/1815-5235-2025-21-5-441-461
Ключевые слова: kinematic layer, strain field, stress field, layered FE discretization, numerical results, кинематический слой, поле деформаций, поле напряжений, разбиение на многослойные КЭ, численные результаты
Аннотация: This study presents an advanced layered triangular finite element method for modeling reinforced concrete (RC) slabs, incorporating material nonlinearity based on a refined global-local plate theory. The RC slab's cross-section is discretized into concrete and steel layers, each modeled as an individual plate element with distinct Показать полностьюmaterial properties. The proposed formulation independently considers displacement field variables and out-of-plane stress components, enabling precise nodal stress determination through constitutive relationships. A three-node triangular element maintaining C1-continuity is employed for spatial discretization, with governing equations derived using a triangular layered plate theory. Benchmark verification studies confirm the method’s computational accuracy and efficiency, with ultimate deflection predictions exhibiting errors ranging from 2.59% (minimum) to 11.2% (maximum). Comprehensive numerical tests demonstrate that the proposed triangular layered finite element approach delivers high-precision solutions while significantly reducing computational expense. Представлен усовершенствованный многослойный треугольный метод конечных элементов для моделирования железобетонных плит, учитывающий нелинейность материала на основе усовершенствованной глобально-локальной теории пластин. Поперечное сечение железобетонной плиты разбито на бетонные и стальные слои, представляющие собой отдельные элементы с различными свойствами материала. Предлагаемая формулировка независимо учитывает переменные поля смещений и компоненты напряжений вне плоскости, что позволяет точно устанавливать узловое напряжение с помощью определяющих соотношений. Для пространственной дискретизации используется треугольный элемент с тремя узлами, поддерживающий непрерывность порядка C1, а основные уравнения получены с использованием теории многослойных треугольных пластин. Сравнительные проверочные исследования подтвердили точность вычислений и эффективность метода, при этом погрешность результатов расчета прогиба составляет от 2,59 % (минимум) до 11,2 % (максимум). Всесторонние численные эксперименты демонстрируют, что предложенный метод многослойных треугольных конечных элементов обеспечивает высокую точность решений при значительном снижении вычислительных затрат.
Журнал: Строительная механика инженерных конструкций и сооружений
Выпуск журнала: Т. 21, № 5
Номера страниц: 441-461
ISSN журнала: 18155235
Место издания: Москва
Издатель: Российский университет дружбы народов им. П. Лумумбы