基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析
基于ANSYS的钢筋混凝土简支梁桥极限承载力分析研究
基于ANSYS的钢筋混凝土简支梁桥极限承载力分析研究一、本文概述随着现代工程技术的飞速发展，钢筋混凝土简支梁桥作为桥梁工程中的重要结构形式，其极限承载力分析对于确保桥梁的安全性和稳定性具有至关重要的意义。
本文旨在通过基于ANSYS的数值模拟方法，深入研究钢筋混凝土简支梁桥的极限承载力，以期为实际工程应用提供理论依据和技术支持。
本文首先介绍了钢筋混凝土简支梁桥的基本结构特点和应用现状，阐述了进行极限承载力分析的必要性。
接着，详细介绍了ANSYS 有限元分析软件在桥梁工程中的应用及其优势，为后续的研究工作奠定了理论基础。
在研究方法上，本文采用ANSYS软件建立钢筋混凝土简支梁桥的数值模型，通过施加不同的荷载工况，模拟桥梁在实际运营过程中的受力状态。
在此基础上，对桥梁的极限承载力进行分析，探究其破坏模式、应力分布及变形特征。
本文还将考虑不同因素（如材料性能、截面尺寸、配筋方式等）对桥梁极限承载力的影响，以期获得更为全面和准确的分析结果。
本文将对所得的研究结果进行总结，提出钢筋混凝土简支梁桥极限承载力分析的关键问题和改进措施，为实际工程设计和施工提供有益的参考和借鉴。
通过本文的研究，不仅能够加深对钢筋混凝土简支梁桥极限承载力的认识和理解，还能够推动桥梁工程领域的科技进步和创新发展。
二、钢筋混凝土简支梁桥的基本原理钢筋混凝土简支梁桥，作为桥梁工程中的一种基本结构形式，其基本原理主要基于材料力学和结构力学的理论。
简支梁桥是一种静定结构，其特点是梁的两端搁置在支座上，梁端无水平推力，当梁上作用有荷载时，梁内产生的弯矩和剪力仅与荷载的大小和分布有关，而与两端支承处的约束情况无关。
在钢筋混凝土简支梁桥中，混凝土主要承担压应力，而钢筋则主要承受拉应力。
这种组合使得钢筋混凝土结构既具有混凝土的高抗压强度，又具有钢筋的高抗拉强度，从而实现了优势互补，提高了结构的整体承载能力。
钢筋混凝土简支梁桥的设计还需考虑桥梁的使用功能、荷载等级、材料性能、施工工艺等因素。
钢筋混凝土梁的ansys分析
基于ANSYS 的钢筋混凝土力学分析摘要 本文介绍ANSYS 模拟钢筋混凝土梁的过程，讨论了有限元模型的建立以及在ANSYS 中的实现，给出了用分离式配筋方法对混凝土梁的分析的一般过程.并给出了详细的命令流过程。
并在此基础上对混凝土梁进行了分析,讨论了在力的作用下混凝土梁的塑形变形和裂缝的发展过程.关键词 Ansys 混凝土梁 分离式配筋The analysis of mechanics of a reinforced concrete based on ANSYSAbstract This paper introduces ANSYS simulation of the reinforced concrete beam process, discusses the establishment of the finite element model and the realization, and gives the ANSYS reinforcement method with separate the analysis of concrete beams of the general process 。
And gives the detailed command flow process. Based on the analysis of concrete beams ， and discussed the concrete beam under the action of forces of the body deformation and fracture process 。
Keywords Ansys concrete beams reinforced separated1 引言由于钢筋混凝上材料性质复杂，使其表现出明显的非线性行为[1］。
长期以来采用线弹性理论的设计方法来研究钢筋混凝上结构的应力或内力，显然不太合理，尽管有此理论是基于人量试验数据上的经验公式，还是不能准确反映混凝上的力学性能，特别是受力复杂的重要结构，必须采用三维钢筋混凝上非线性有限元方法才能很好地掌握其力学性能。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析1混凝土结构是我们生活和工作环境中不可或缺的部分。
为了保证结构的安全性和耐久性，需要进行大量的试验和分析。
钢筋混凝土结构试验有限元分析是其中一种方法，本文将介绍如何基于ANSYS进行试验有限元分析。
1、前期准备工作进行钢筋混凝土结构试验有限元分析前，需要进行一些前期准备工作。
首先要确定模型的尺寸和几何形状，包括梁的长度、宽度和高度，钢筋的数量和材料等信息。
其次是建立材料模型。
钢筋和混凝土的本构关系可以参考各种规范和文献，例如ACI318和EHE等。
最后是进行荷载和边界条件的设置。
这些参数可以根据试验的要求进行设定。
2、建立有限元模型通过ANSYS软件建立钢筋混凝土结构的有限元模型。
其中，混凝土部分采用可压缩性线性弹性模型；钢筋采用弹塑性模型，可以考虑材料的塑性性质。
首先，选择适当的元素类型，包括梁单元和实体单元。
对于梁单元，要选择适当的截面类型和断面参数。
对于实体单元，要确定网格的大小和形状。
然后，按照模型的几何形状和材料参数设置单元类型和属性。
最后，进行单元的划分和网格生成，调整边界条件，使其与试验条件保持一致。
3、分析和结果在模型准备就绪之后，进行分析和结果的处理。
首先，定义荷载和边界条件，可以模拟多种加载模式，例如单点荷载、均布荷载、自重等。
然后，进行静态分析或动态分析。
静态分析可以计算结构的变形、应力和应变等参数；动态分析可以模拟结构在地震、风等自然灾害下的响应。
最后，进行结果的处理和分析。
包括可视化、动画演示、应力云图、位移云图等，能够对计算结果进行全方位的检查和分析。
综上所述，基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析是一种非常有用的手段，可以帮助工程师更准确地评估结构的安全性和耐久性。
它具有良好的可靠性和可操作性，可在较短的时间内快速建立模型和分析结果。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析2钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常用的一种结构形式，其优点在于承载能力强、耐久性好、施工方便等。
ANSYS钢筋混凝土板受力分析
ANSYS分析钢筋混凝土结构技巧及实例详解
0 前言利用ANSYS分析钢筋混凝土结构时，其有限元模型主要有分离式和整体式两种模型。
这里结合钢筋混凝土材料的工作特性，从模型建立到非线性计算再到结果分析的全过程讲述了利用ANSYS进行钢筋混凝土结构分析的方法与技巧，并以钢筋混凝土简支梁为例，采用分离式有限元模型，说明其具体应用。
1 单元选取与材料性质1. 1 混凝土单元ANSYS中提供了上百种计算单元类型,其中Solid65单元是专门用于模拟混凝土材料的三维实体单元。
该单元是八节点六面体单元,每个节点具有三个方向的自由度( UX , UY , UZ) 。
在普通八节点线弹性单元Solid45 的基础上,该单元增加了针对于混凝土的材性参数和组合式钢筋模型,可以综合考虑包括塑性和徐变引起的材料非线性、大位移引起的几何非线性、混凝土开裂和压碎引起的非线性等多种混凝土的材料特性。
使用Solid65 单元时,一般需要为其提供如下数据:1)、实常数(Real Constants) :定义弥散在混凝土中的最多三种钢筋的材料属性,配筋率和配筋角度。
对于墙板等配筋较密集且均匀的构件,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。
如果采用分离式配筋,那么此处则不需要填写钢筋实常数。
2)、材料模型(Material Model) :在输入钢筋和混凝土的非线性材料属性之前,首先必须定义钢筋和混凝土材料在线弹性阶段分析所需的基本材料信息,如:弹性模量,泊松比和密度。
3)、数据表(Data Table) :利用数据表进一步定义钢筋和混凝土的本构关系。
对于钢筋材料,一般只需要给定一个应力应变关系的数据表就可以了,譬如双折线等强硬化(bilinear isotropic hardening)或随动硬化模型( kinematic hardening plasticity)等。
而对于混凝土模型,除需要定义混凝土的本构关系外,还需要定义混凝土材料的破坏准则。
在ANSYS中,常用于定义混凝土本构关系的模型有:1)多线性等效强化模型(Multilinear isotropic hardening plas2ticity ,MISO模型)，MISO模型可包括20条不同温度曲线，每条曲线可以有最多100个不同的应力-应变点;2)多线性随动强化模型(Multilinear kinematic hardening plas2ticity ,MKIN 模型)，MKIN 模型最多允许5个应力-应变数据点;3)Drucker2Prager plasticity(DP)模型。
ANSYS应用实例：钢筋混凝土简支梁数值模拟
（ii ）纵向钢筋：PIPE20 （iii ）横向箍筋：PIPE202.2 材料性质（i ）、混凝土材料表5-4 混凝土材料的输入参数一览表[16~19]·单轴受压应力-应变曲线（εσ-曲线）在ANSYS ○R程序分析中，需要给出混凝土单轴受压下的应力应变曲线。
在本算例中，混凝土单轴受压下的应力应变采用Sargin 和Saenz 模型[17,18]：221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=c c s c c E E E εεεεεσ （5-30）式中取4'4')108.0028.1(c c c f f -=ε；断面图配筋图断面图配筋图断面图配筋图RCBEAM-01 RCBEAM-02 RCBEAM-03图5-12 各梁FEM模型断面图（a）单元网格图（b）钢筋单元划分图图5-13 算例（一）的FEM模型图2.4 模型求解在ANSYS○R程序中，对于非线性分析，求解步的设置很关键，对计算是否收敛关系很大，对于混凝土非线性有限元分析，在计算时间容许的情况下，较多的求解子步（Substeps）或较小的荷载步和一个非常大的最大子步数更容易导致收敛[2]。
在本算例中，设置了100个子步。
最终本算例收敛成功，在CPU为P41.6G、内存为256MB的微机上计算，耗时约为8小时。
2.5 计算结果及分析2.5.1 荷载—位移曲线图5-14为ANSYS○R程序所得到的各梁的荷载-跨中挠度曲线，从图中可以看出：（i）、梁RCBEAM-01：曲线形状能基本反映钢筋混凝土适筋梁剪切破坏的受力特点，而且荷载-跨中挠度曲线与钢筋混凝土梁的弯剪破坏形态非常类似，即当跨中弯矩最大截面的纵筋屈服后，由于裂缝的开展，压区混凝土的面积逐渐减小，在荷载几乎不增加的情况下，压区混凝土所受的正应力和剪应力还在不断增加，当应力达到混凝土强度极限时，剪切破坏发生，荷载突然降低。
（ii）、梁RCBEAM-02：荷载-跨中挠度曲线与超筋梁的试验荷载-跨中挠度曲线很相似，在荷载达到极限情况下，没有出现屈服平台，而是突然跌落。
ANSYS钢筋混凝土梁实例(流畅收敛)
!------------------------------------------------------!EX8.26 钢筋混凝土简支梁数值分析!分离式模型,关闭压碎,keyopt(1)=0,keyopt(7)=1 !力加载,位移收敛准则，误差1.5%,1/4模型分析!--------------------------------------------finish/clear/config,nres,2000/prep7!1.定义单元与材料性质--------------------et,1,solid65,,,,,,,1 !K1=0,k7=1et,2,link8mp,ex,1,30000mp,prxy,1,0.2fc=30ft=3tb,concr,1tbdata,,0.5,0.95,ft,-1tb,miso,1,,10tbpt,,0.0002,fc*0.2tbpt,,0.0004,fc*0.36tbpt,,0.0006,fc*0.51tbpt,,0.0008,fc*0.64tbpt,,0.001,fc*0.75tbpt,,0.0012,fc*0.84tbpt,,0.0014,fc*0.91tbpt,,0.0016,fc*0.96tbpt,,0.0018,fc*0.99tbpt,,0.002,fcmp,ex,2,2.0e5mp,prxy,2,0.3tb,biso,2tbdata,,300,0pi=acos(-1)r,1,0.25*pi*22*22r,2,0.25*pi*22*22/2r,3,0.25*pi*10*10r,4,0.25*pi*10*10/2!2.创建几何模型blc4,,,150/2,300,2000/2*do,i,1,9wpoff,,,100vsbw,all*enddowpoff,,,50 vsbw,all wpcsys,-1 wprota,,-90 wpoff,,,30 vsbw,all wpoff,,,240 vsbw,all wpcsys,-1 wpoff,30 wprota,,,90 vsbw,all wpcsys,-1!3.划分钢筋网格elemsiz=50 lsel,s,loc,x,30 lsel,r,loc,y,30 cm,zj,linelatt,2,1,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,loc,x,75 lsel,r,loc,y,30 cm,zjb,line latt,2,2,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,loc,x,30 lsel,r,loc,y,270 cm,jlj,linelatt,2,3,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,tan1,z lsel,r,loc,y,30,270 lsel,r,loc,x,30,70 lsel,u,loc,z,50 cm,gj,linelatt,2,3,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,loc,z,0 lsel,r,loc,y,30,270 lsel,r,loc,x,30,70 cm,gjb,line latt,2,4,2 lesize,all,elemsizcmsel,s,zjcmsel,a,zjbcmsel,a,jljcmsel,a,gjcmsel,a,gjbcm,gj,linelmesh,alllsel,all!4.划分混凝土网格vatt,1,,1mshkey,1esize,elemsiz vmesh,allallsel,all!5.施加荷载和约束lsel,s,loc,y,0lsel,r,loc,z,900dl,all,,uyasel,s,loc,z,0da,all,symmasel,s,loc,x,75da,all,symm!-----------------p0=180000q0=p0/150/100asel,s,loc,z,0,50asel,r,loc,y,300sfa,all,1,pres,q0 allsel,all!6.求解控制设置/soluantype,0nsubst,80outres,all,allautos,onneqit,50cnvtol,u,,0.001solve!7.进入POST1查看结果/post1set,lastpldisp,1esel,s,type,,2 etable,saxl,ls,1 plls,saxl,saxl esel,s,type,,1/device,vector,on plcrackeall!8.进入时程后处理/post26nsol,2,205,u,y prod,3,1,,,,,,p0/1000 prod,4,2,,,,,,-1 xvar,4plvar,3。
钢筋混凝 ansys算例
钢筋混凝土结构开裂计算方案1．概述开裂计算是工程中比较关心的问题，但一直是有限元分析的一个难点，涉及到材料本构、计算收敛性等诸多问题。
ANSYS ＋CivilFEM 提供了钢筋混凝土结构开裂计算功能，其中土木专用模块CivilFEM 提供的非线性混凝土计算适用于混凝土梁结构的非线性计算（包括开裂），可以直接通过截面定义钢筋，从而模拟钢筋混凝土梁。
但对于更一般的结构，用梁单元来模拟不一定合适，需要采用更一般的单元，ANSYS 提供了专用的钢筋混凝土实体单元SOLID65来模拟钢筋混凝土结构，该单元材料采用混凝土材料模型，可定义混凝土的开裂、压碎准则。
另外可以定义钢筋方向和体积率，可用来模拟钢筋混凝土的破坏。
本文将通过算例对ANSYS ＋CivilFEM 开裂计算的效果进行探讨，并针对一些计算难点提出初步的解决方案。
2．CivilFEM 开裂计算CivilFEM 适合于梁结构开裂分析，另外为了与后面SOLID65单元开裂计算结果进行比较，先探讨了CivilFEM 的开裂计算。
CivilFEM 开裂计算需要考虑的要点：1、激活CivilFEM 非线性模块（~CFACTIV ,NLC,Y ），这是CivilFEM 非线性计算的前提。
2、即使事实上为小变形，也必须打开几何非线性效应（NLGEOM,ON ），否则无法激活非线性迭代。
3、通常应该关闭求解控制（SOLCONTROL,OFF ），由于CivilFEM 非线性计算通过修改实常数的等效方法，自动求解控制反而可能导致发散。
4、在收敛不好的情况下，可以增加子步数、打开自动步长（AUTOTS,ON ）或可以给定一个比较大的迭代数（NEQIT,NUM ）,以改善收敛，线性搜索有时也可以改善收敛（LNSRCH,ON ）。
5、有些情况下上述调整可能仍然无法保证收敛，这通常发生在一些开裂、受压区状态转换的临界点，尤其在动力分析中更易出现，可以结合两个办法克服，一是放松收敛准则（CNVTOL ），开裂分析状态变化剧烈，往往是接近收敛但出现振荡，放松收敛可以保证在较松的准则下收敛，但可得到足以满足要求的结果。
ANSYS混凝土问题分析
ANSYS混凝土问题分析1．关于模型钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式分为三种：分离式、整体式和组合式模型◆分离式模型：把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，即混凝土和钢筋各自被划分为足够小的单元，两者的刚度矩阵是是分开来求解的，考虑到钢筋是一种细长的材料，通常可以忽略起横向抗剪强度，因此可以将钢筋作为线单元处理。
钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟钢筋与混凝土之间的粘结和滑移。
一般钢筋混凝土是存在裂缝的，而开裂必然导致钢筋和混凝土变形的不协调，也就是说要发生粘结的失效与滑移，所以此种模型的应用最为广泛。
◆整体式模型：将钢筋分布与整个单元中，假定混凝土和钢筋粘结很好，并把单元视为连续均匀材料，与分离式模型不同的是，它求出的是综合了混凝土与钢筋单元的整体刚度矩阵；与组合式不同之点在于它不是先分别求出混凝土与钢筋对单元刚度的贡献然后再组合，而是一次求得综合的刚度矩阵。
◆组合式模型组合式模型分为两种：一种是分层组合式，在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层，并对截面的应变作出某些假设，这种组合方式在钢筋混凝土板、壳结构中应用较广；另一种组合方法是采用带钢筋膜的等参单元。
当不考虑混凝土和钢筋二者之间的滑移，三种模型都可以。
分离式和整体式模型使用于二维和三维结构分析。
就ANSYS而言，可以考虑分离式模型：混凝土(SOLID65)+钢筋(LINK单元或PIPE单元)，认为混凝土和钢筋粘结很好。
如要考虑粘结和滑移，则可引入弹簧单元进行模拟，如果比较困难也可以采用整体式模型(带筋的SOLID65)。
2．本构关系及破坏准则◆本构关系混凝土本构关系的模型对钢筋混凝土结构的非线性分析有重大影响。
混凝土的本构就是表示在各种外荷载作用下的混凝土应力应变的响应关系。
在建立混凝土本构关系时一般都是基于现有的连续介质力学的本构理论，在结合混凝土的力学特性，确定甚至调整本构关系中各种所需的材料参数。
通常，混凝土的本构关系可以分为线性弹性、非线性弹性、弹塑性及其他力学理论等四类。
钢筋混凝土梁ansys分析附命令流
钢筋混凝⼟梁ansys分析附命令流钢筋混凝⼟⾮线性分析2015⼤作业上海交通⼤学陈明1、参数选择梁的截⾯宽度为200mm，上部配置2Φ8受压筋，混凝⼟的净保护层厚度为25 mm（从纵向钢筋外边缘算起），箍筋两端区采⽤8@100的双肢箍，中间区取8@200 双肢箍1）梁的截⾯⾼度选300mm；2）两加载间的距离选1000mm；3）混凝⼟选C30；4）纵向受拉钢筋配筋选218；2、描述选⽤的有限元模型及单元的特点采⽤ansys软件进⾏模拟计算，钢筋混凝⼟模型采⽤分离式模型，不考虑钢筋与混凝⼟之间的相对滑移。
混凝⼟采⽤solid65单元模拟，solid65⽤于模拟三维有钢筋或⽆钢筋的混凝⼟模型。
该单元能够计算拉裂和压碎。
在混凝⼟应⽤中，该单元的实体功能可以⽤于建⽴混凝⼟模型，同时，还可⽤加筋功能建⽴钢筋混凝⼟模型。
另外，该单元还可以应⽤于加强复合物和地质材料。
该单元由⼋个节点定义，每个节点有三个⾃由度:节点坐标系的x，y，z⽅向的平动。
⾄多可以定义三种不同规格的钢筋。
钢筋单元采⽤link180单元模拟，link180是⼀个适⽤于各类⼯程应⽤的三维杆单元。
根据具体情况，该单元可以被看作桁架单元、索单元、链杆单元或弹簧单元等等。
本单元是⼀个轴向拉伸⼀压缩单元，每个节点有三个⾃由度:节点坐标系的x，y，z⽅向的平动。
本单元是⼀种顶端铰接结构，不考虑单元弯曲。
本单元具有塑性、蠕变、旋转、⼤变形和⼤应变功能。
缺省时，当考虑⼤变形时任何分析中LINK180单元都包括应⼒刚化选项。
3、描述选⽤的混凝⼟与钢筋粘结滑移本构关系的具体形式、参数等。
钢筋的应⼒应变关系曲线考虑到极限塑性应变最⼤值为0.01,钢筋本构模型采⽤多线性模型kinh，初始弹性模量为Es=200000Mpa，强化系数为0.001。
混凝⼟的应⼒应变关系曲线混凝⼟选⽤各向同性的miso模型，当计⼊下降端时，程序报错，所以只取了前⾯的上升段，⽤5段折线模拟混凝⼟应⼒应变曲线。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析
解放军理工大学工程兵工程学院课程论文基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析课程名称：高等军桥结构分析专业：桥梁与隧道工程学生姓名：马森学号： S201103062指导教师：郭志昆教授陈万祥讲师时间： 2012年7月14日基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析马 森 （解放军理工大学工程兵工程学院，江苏，南京，210007）摘要：讨论了在大型有限元软件ＡＮＳＹＳ中用于混凝土材料的Ｓｏｌｉｄ６５单元， 介绍了混凝土和钢筋共同工作时的建模方法及相互连接的处理， 利用Ｓｏｌｉｄ６５单元对钢筋混凝土板进行了分析。
分析表明， 用Ｓｏｌｉｄ６５单元模拟钢筋混凝土材料所得到的结果， 能较好地反映钢筋混凝土板的非线性力学特征。
关键词：Ｓｏｌｉｄ６５单元；ＡＮＳＹＳ；钢筋混凝土结构 中图分类号：ＴＵ３７５１１； Ｏ２４２１２１文献标识码: A钢筋混凝土是土木工程中应用最广泛的材料，钢筋混凝土相关力学问题的分析是进行土木工程分析的基础。
对于性质复杂的钢筋混凝土结构, 材料非线性与几何非线性常同时存在, 用传统的方法来分析和描述难度非常大，用有限元等工程软件进行钢筋混凝土的力学行为的模拟分析，对于结构设计的合理性与经济性非常有意义。
1 Solid65单元１．１ 单元简介 通常钢筋混凝土结构有限元分析的单元分为两种：杆系单元和实体单元。
前者着重分析单元力(包括力和弯矩)与位移(包括位移和转角)之间的关系，而后者着重分析单元的应力-应变关系。
单元类型的选取应兼顾计算规模、材料模型的精度等多方面的因素。
对于全结构规模较大，可将结构离散成杆系单元进行分析。
对于复杂区域(梁柱节点)或重要的构件等可将杆系结构计算的力和位移施加到实体单元模型上，分析局部应力和应变。
在结构分析中应尽可能多地采用三维实体单元模型，力求最大程度地真实模拟实际结构构件。
Solid65单元用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型。
该实体模型可具有拉裂与压碎的性能。
ANSYS-钢筋混凝土柱在集中力作用下ANSYS建模求解分析步骤与过程
柱承受集中力下的应力集中概念理解第二次作业规格：300mmX400mmX2000mm；端部荷载：240吨，作用在长边中心方向偏离中心100mm处；材料属性：箍筋直径d=10mm，E=2.0E5，v=0.3纵筋直径d=32mm，E=2.1E5，v=0.3混凝土E=3.0E4，v=0.167；钢板厚60mm，E=2.1E5，v=0.3钢筋保护层厚度：25mm；默认单位：长度：mm，应力：MPa，力：N单元类型：混凝土：SOLID45；钢筋：BEAM4；钢板：SHELL631 混凝土SOLID452 钢筋BEAM43 钢板SHELL63编号材料 E v1 混凝土 3.0E4 0.1672 纵筋/钢板 2.1E5 0.33 箍筋 2.0E5 0.31 纵筋截面积：804.252 箍筋截面积：78.543 钢板厚度：60按上述三表完成单元类型，材料属性和实常数的定义后，使用Creat命令创建一300mmX400mmX2000mm的长方体模拟混凝土；至于纵筋和箍筋，采用旋转工作平面进行布尔切割生成；加载时的钢板在网格划分完成后，定义加载面的属性生成。
纵筋和箍筋的生成方法如下：1：移动工作平面至相应位置：2：切割（注意切割时选择Pick All，如果没有完全切透，在单元划分时角部单元可能不是规则的六面体单元，甚至不能划分）切割命令切割完成3：划分前属性赋予在定义材料、单元及实常数时默认1号均是混凝土的属性，故在此只需指定纵筋和箍筋的属性，钢板等划分完成后再指定加载面属性，并进行划分。
选择箍筋箍筋属性赋予类似的，定义纵筋的属性：材料：2；实常数：1；单元类型：2BEAM4 4：划分单元，由于钢筋保护层厚度25mm，并且要保证后面施加力时长边偏离中心100mm处有节点，采用全局单元边长25mm。
先进行体划分，再分别选出纵筋和箍筋进行线划分，最后选择加载面，赋予属性后，进行面划分。
全局单元边长设为25mm进行体、面、线划分时要注意选择划分钢筋钢板属性赋予划分好的钢板5：使用Merge命令把相同的节点重合（划分时已控制好节点是重合的，故不用Merge也可以）6：施加约束和作用力由于在建立钢筋模型时把混凝土切成很多块，其中在加载面上共分为九块，在施加约束时要选中这九个面一起施加固接约束；划分网格时单元边长为25mm，保证了加载位置有节点。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构非线性有限元分析
2、应力-应变曲线：描述了混凝土和钢筋的在往复荷载作用下的变形和能量吸收能力，显示 了结构的塑性变形和损伤演化过程。
参考内容
引言
钢筋混凝土结构在建筑工程中具有重要地位，其非线性行为对结构性能影响 显著。因此，进行钢筋混凝土结构的非线性有限元分析对于预测结构响应、优化 结构设计具有实际意义。本次演示将根据输入的关键词和内容，建立钢筋混凝土 结构非线性有限元分析模型，并详细描述分析过程、结果及结论。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构 非线性有限元分析
基本内容
引言：
钢筋混凝土结构是一种广泛应用于建筑工程的重要材料，其非线性力学行为 对结构设计的安全性和稳定性具有重要影响。为了精确模拟钢筋混凝土结构的真 实行为，需要借助先进的数值计算方法，如非线性有限元分析。ANSYS作为一种 广泛使用的有限元分析软件，为钢筋混凝土结构的非线性分析提供了强大的支持。
对于钢筋混凝土，其非线性行为主要来自两个方面：混凝土的本构关系和钢 筋与混凝土之间的相互作用。在非线性有限元分析中，需要建立合适的模型来描 述这些行为。例如，可以采用各向异性本构模型来描述钢筋混凝土的力学行为， 该模型可以捕捉到材料在不同主应力方向上的不同响应。
二、ANSYS中混凝土本构关系研 究
在进行荷载试验时，通过施加不同大小和方向的荷载，检测结构的变形和破 坏过程。采用静力荷载试验和动力荷载试验两种方式，分别模拟实际结构在不同 荷载条件下的响应。在试验过程中，记录各阶段的位移、应变和荷载数据。
在进行有限元分析时，采用ANSYS软件对试验数据进行模拟分析。首先进行 模态分解，了解结构的基本振动特性。随后进行屈曲分析，预测结构的失稳趋势。 通过调整模型参数和网格划分，对比分析不同方案下的有限元计算结果，为结构 的优化设计提供依据。
ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与算例分析
表1跨中截面的应变和应力计算 结果对比
结论与展望
结论与展望
通过以上分析和算例对比，我们可以得出以下结论：ANSYS和ADINA在钢筋混 凝土结构非线性分析中均具有较高的准确性和可靠性，二者的计算结果非常接近。 这些软件提供了丰富的建模功能、强大的求解器和灵活的材料本构模型选择，使 得它们能够广泛应用于各种复杂的钢筋混凝土结构非线性分析问题中。
ANSYS和ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用步骤和常见问题
钢筋混凝土结构非线性分析基本原理和方法
ANSYS和ADINA都是广泛用于工程模拟的有限元软件，它们在钢筋混凝土结构 非线性分析中具有相似的应用步骤。具体而言，可以分为以下几个步骤：
钢筋混凝土结构非线性分析基本原理和方法
1、建立模型：根据实际结构，建立相应的计算模型，包括几何形状、材料属 性、边界条件等。
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ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构 非线性分析中的应用与算例分
析
目录
01 引言
03 表1跨中截面的应变 和应力计算结果对比
02 算例分析 04 结论与展望 Nhomakorabea 内容摘要
ANSYS和ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与算例分析
引言
引言
钢筋混凝土结构非线性分析在工程实践中具有重要意义，它能够帮助工程师 们更准确地预测结构的性能和行为。在众多非线性分析软件中，ANSYS和ADINA是 最常用的两个工具。本次演示将介绍这两个软件在钢筋混凝土结构非线性分析中 的应用原理、方法和算例，并对其优势和不足进行分析，以期为工程师们提供有 益的参考。
ANSYS 整体式钢筋混凝土建模算例
ANSYS整体式钢筋混凝土模型算例分析在土木工程结构中，最为常用的一种结构形式就是钢筋混凝土结构，在各类房屋、水坝、桥梁、道路中都有广泛应用。
ANSYS软件提供了专门的钢筋混凝土单元和材料模型。
本算例将介绍ANSYS软件分析混凝土一些基本应用。
(1) 首先建立有限元模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对混凝土的单元类型Solid 65，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，选择添加Solid 65号混凝土单元。
(2) 点击Element types窗口中的Options，设定Stress relax after cracking为Include，即考虑混凝土开裂后的应力软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。
(3) 下面我们要通过实参数来设置Solid 65单元中的配筋情况。
进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Real Constants->Add/Edit/Delete，添加实参数类型1与Solid 65单元相关，输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋面积，即这类实参数是素混凝土的配筋情况。
(4) 再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积配筋率为5%。
(5) 下面输入混凝土的材料属性。
混凝土的材料属性比较复杂，其力学属性部分一般由以下3部分组成：基本属性，包括弹性模量和泊松比;本构关系，定义等效应力应变行为;破坏准则，定义开裂强度和压碎强度。
下面分别介绍如下。
(6) 首先进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Material Props-> Material Models，在Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural-> Linear -> Elastic-> Isotropic，输入弹性模量和泊松比分别为30e9和0.2(7) 下面输入混凝土的等效应力应变关系，这里我们选择von Mises屈服面，该屈服面对于二维受力的混凝土而言精度还是可以接受的。
ANSYS应用实例：钢筋混凝土简支梁数值模拟
（ii ）纵向钢筋：PIPE20 （iii ）横向箍筋：PIPE202.2 材料性质（i ）、混凝土材料表5-4 混凝土材料的输入参数一览表[16~19]·单轴受压应力-应变曲线（εσ-曲线）在ANSYS ○R程序分析中，需要给出混凝土单轴受压下的应力应变曲线。
在本算例中，混凝土单轴受压下的应力应变采用Sargin 和Saenz 模型[17,18]：221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=c c s c c E E E εεεεεσ （5-30）式中取4'4')108.0028.1(c c c f f -=ε；断面图配筋图断面图配筋图断面图配筋图RCBEAM-01 RCBEAM-02 RCBEAM-03图5-12 各梁FEM模型断面图（a）单元网格图（b）钢筋单元划分图图5-13 算例（一）的FEM模型图2.4 模型求解在ANSYS○R程序中，对于非线性分析，求解步的设置很关键，对计算是否收敛关系很大，对于混凝土非线性有限元分析，在计算时间容许的情况下，较多的求解子步（Substeps）或较小的荷载步和一个非常大的最大子步数更容易导致收敛[2]。
在本算例中，设置了100个子步。
最终本算例收敛成功，在CPU为P41.6G、内存为256MB的微机上计算，耗时约为8小时。
2.5 计算结果及分析2.5.1 荷载—位移曲线图5-14为ANSYS○R程序所得到的各梁的荷载-跨中挠度曲线，从图中可以看出：（i）、梁RCBEAM-01：曲线形状能基本反映钢筋混凝土适筋梁剪切破坏的受力特点，而且荷载-跨中挠度曲线与钢筋混凝土梁的弯剪破坏形态非常类似，即当跨中弯矩最大截面的纵筋屈服后，由于裂缝的开展，压区混凝土的面积逐渐减小，在荷载几乎不增加的情况下，压区混凝土所受的正应力和剪应力还在不断增加，当应力达到混凝土强度极限时，剪切破坏发生，荷载突然降低。
（ii）、梁RCBEAM-02：荷载-跨中挠度曲线与超筋梁的试验荷载-跨中挠度曲线很相似，在荷载达到极限情况下，没有出现屈服平台，而是突然跌落。
基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析资料
基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析老师：学生：学号：专业：农业水土工程学院：水利学院2014年11月基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析摘要：本文建立钢筋混凝土有限元模型,用于分析工程结构问题。
以渡槽钢筋混凝土模型为例，模型建立过程中采用ANSYS中耦合和约束方程法，耦合法用于考虑温度场和应力场耦合共同作用产生的应力应变，约束方程法用于将钢筋节点和混凝土节点用约束方程联系起来。
对纯混凝土结构以及钢筋混凝土结构的计算结果对比。
结果表明，钢筋混凝土有限元模型可以模拟实际钢筋混凝土模型，能为工程安全监测提供可靠的理论依据。
关键词：约束方程法渡槽耦合节点单元Based on ansys coupling analysis of reinforced concretestructuresWang Liangzenan Feng xiao Liu Feipeng Ou Zhengfeng Cai Keke(kunming,yunnan agricultural university,650201)Abstract:Paper establishes reinforced concrete finite element model for the analysis of engineering structural problems. In Aqueduct reinforced concrete model as an example, the process of using ANSYS model coupling and constraint equations method, consider coupling method for temperature stress-strain and stress fields generated by the coupling interaction, constraint equation method for reinforced concrete nodes and node linked with the constraint equations. On the results of pure concrete structures and reinforced concrete structures contrast. The results showed that the reinforced concrete finite element model can simulate the actual reinforced concrete model can provide a reliable theoretical basis for engineering safety monitoring.Key words: the constraint equation method aqueduct coupling node element 1概述渡槽是输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。
基于ANSYS的钢筋混凝土梁的非线性分析
基于ANSYS的钢筋混凝土梁的非线性分析摘要：本文主要通过介绍混凝土的本构模型，利用SOLID65号单元阐述ANSYS如何实现钢筋混凝土梁的建模，开裂，破坏等受力性能。
关键词：混凝土，有限元，非线性The Nonlinear Analysis of Reinforced-Concrete Beam Based On AnsysDang Jianping(Baotou Construction engineering cost can administer station, Baotou 014010)Abstract:By introducing the concrete constitutive model,the paper expounds ANSYS how to realize the modeling, craze, destructive force performance of the reinforced concrete beam using SOLID65 Element.Keywords: concrete, finite element, nolinear1 SOLID65单元的材料属性ANSYS的SOLID65单元是专为混凝土，岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。
它可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维，型钢等），以及材料的抗裂和压溃现象。
SOLID65单元最多可定义3种不同的加固材料，即此单元允许同时拥有四种不同的材料。
混凝土材料具有开裂，压碎，塑性变形和蠕变的能力；加强材料则只能受拉压，不能承受剪切力。
2 材料本构关系模型2.1 混凝土本构模型根据弹塑性理论建立混凝上的本构关系时，必须对屈服，条件流动法则、硬化法则即塑性模型三要素做出基本假定。
ANSYS弹塑性本构关系主要使用Mises 屈服准则或Drucker-Prager屈服准则。
2.2 混凝土破坏准则混凝土模型采用Willam-warnke五参数破坏准则，破坏面通过以及在静水压力p下的来定义。
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解放军理工大学工程兵工程学院课程论文基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析课程名称：高等军桥结构分析专业：桥梁与隧道工程学生姓名：马森学号： S201103062指导教师：郭志昆教授陈万祥讲师时间： 2012年7月14日基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析马 森 （解放军理工大学工程兵工程学院，江苏，南京，210007）摘要：讨论了在大型有限元软件ＡＮＳＹＳ中用于混凝土材料的Ｓｏｌｉｄ６５单元， 介绍了混凝土和钢筋共同工作时的建模方法及相互连接的处理， 利用Ｓｏｌｉｄ６５单元对钢筋混凝土板进行了分析。
分析表明， 用Ｓｏｌｉｄ６５单元模拟钢筋混凝土材料所得到的结果， 能较好地反映钢筋混凝土板的非线性力学特征。
关键词：Ｓｏｌｉｄ６５单元；ＡＮＳＹＳ；钢筋混凝土结构 中图分类号：ＴＵ３７５１１； Ｏ２４２１２１文献标识码: A钢筋混凝土是土木工程中应用最广泛的材料，钢筋混凝土相关力学问题的分析是进行土木工程分析的基础。
对于性质复杂的钢筋混凝土结构, 材料非线性与几何非线性常同时存在, 用传统的方法来分析和描述难度非常大，用有限元等工程软件进行钢筋混凝土的力学行为的模拟分析，对于结构设计的合理性与经济性非常有意义。
1 Solid65单元１．１ 单元简介 通常钢筋混凝土结构有限元分析的单元分为两种：杆系单元和实体单元。
前者着重分析单元力(包括力和弯矩)与位移(包括位移和转角)之间的关系，而后者着重分析单元的应力-应变关系。
单元类型的选取应兼顾计算规模、材料模型的精度等多方面的因素。
对于全结构规模较大，可将结构离散成杆系单元进行分析。
对于复杂区域(梁柱节点)或重要的构件等可将杆系结构计算的力和位移施加到实体单元模型上，分析局部应力和应变。
在结构分析中应尽可能多地采用三维实体单元模型，力求最大程度地真实模拟实际结构构件。
Solid65单元用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型。
该实体模型可具有拉裂与压碎的性能。
在混凝土的应用方面，如用单元的实体性能来模拟混凝土，而用加筋性能来模拟钢筋的作用。
当然该单元也可用于其它方面，如加筋复合材料（如玻璃纤维）及地质材料（如岩石）。
该单元具有八个节点，每个节点有三个自由度，即x,y,z三个方向的线位移；还可对三个方向的含筋情况进行定义。
Solid65单元最多可以定义3种不同的加固材料，即此单元允许同时拥有4种不同的材料。
混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力；加强材料则只能受拉压，不能承受剪切力。
图 1 Solid65单元１．２ 几点假设 （1）只允许在每个积分点正交的方向开裂；（2）积分点上出现裂缝之后，将通过调整材料属性来模拟开裂，裂缝的处理方式采用分布模型而非离散模型；（3）混凝土材料初始时是各向同性的；（4）除了开裂和压碎, 混凝土也会塑性变形, 常采Drucker- Prager屈服面模型模拟其塑性行为的应力应变关系。
在这种情况下, 一般在假设开裂和压碎之前，塑性变形已经完成。
１．３ Ｓｏｌｉｄ６５单元的应用 在实际应用中一般要为solid65单元提供以下数据：实参数，即设定Solid65单元在三维空间各个方向的钢筋材料编号、位置、角度和配筋率等；材料模型，设定混凝土和钢筋材料的弹性模量、泊松比、密度；数据表，给定钢筋和混凝土的本构关系和破坏准则。
关于单元几何图形、节点位置、单元坐标系请见图1。
单元性质为八节点各向同性材料，单元包括一种实体材料和三种钢筋材料，用命令MAT输入对混凝土材料的定义，而有关钢筋的细则需在实常数中定义，包括材料号、体积率、方向角(THETA, PHI)，钢筋的方向角可通过命令/Eshape以图示方式校验。
体积率是指钢筋的体积与整个单元体积的比，钢筋的方向通过单元坐标系中的两个角度（度制）来定义。
当钢筋的材料号为0或等于单元的材料号时则不考虑它的作用。
另外，有关混凝土的材料定义，如剪切传递系数，拉应力，压应力都应在数据表中给出，详细描述见表“Solid65混凝土材料数据表”。
通常剪力传递系数为0～1.0，0表示平滑的裂缝（完全丧失剪力传递作用），1表示粗糙的裂缝（几乎没有失去剪力传递作用）。
这就有利于对裂缝开裂与闭合进行描述。
有关单元荷载的描述见“节点单元荷载”（ANSYS 帮助中专有一节）。
压力作为面荷载作用在单元表面如“Solid65的几何模型图”中带圈数字所示。
主动力作用在单元内。
温度和影响可在节点上作为单元体荷载输入。
节点I的温度T（I）默认为TUNIF，如其它节点温度没有被指定，则它们默认为T（I）。
对于其它的输入模型未指定温度时默认值都为TUNIF。
对影响的设定除用0取代TUNIF外与温度的设定是相同的。
用命令TREF和BETAD分别用来设定整体的基准温度和阻尼值。
用MAT命令指定与单元相关的基准温度值（MP，REFT）或阻尼值（MP，DAMP），但不能对钢筋的材料号进行以上定义。
KEYOPT（1）用于设定是否考虑大变形，KEYOPT （5）和KEYOPT（6）则提供是多种单元输出选项（详见单元解答）。
KEYOPT(7)是与是否考虑应力松弛相关的项，当KEYOPT＝1时表示考虑，目的是加速裂缝即将开裂时计算的收敛（在混凝土材料数据表的第9个系数中的输入值即为拉伸应力松弛的折减系数）。
应力松弛并不能反应因为次生裂缝的产生而引起的应力应变关系的变化。
松弛系数在裂缝处为零，因此，相应的开裂面上的刚度也是零。
在几何非线性分析时可用“SOLCONTROL,,,INCP”命令设定考虑抗压刚度的影响。
抗压刚度的影响在线性屈曲分析中会被自动考虑。
2 混凝土与钢筋的组合整体式模型，直接利用Solid65提供的实参数建立钢筋模型；分离式模型，位移协调使用杆件单元模拟钢筋，混凝土和钢筋共用节点；分离式模型，界面单元在杆件单元和混凝土单元之间加入界面单元进行模拟。
在条件允许的情况下，优先使用整体式模型滑移影响可以通过折减钢筋弹性模量加以模拟，推荐折减量：65～80％；在类似节点受往复荷载作用的问题，由于滑移严重，必须使用界面单元；预应力考虑预应力损失，必须使用界面单元。
3 ANSYS建模中需要注意的问题３．１ 单元尺寸大小 基于最大开裂应力准则，单元越细，应力集中越严重，开裂出现越早。
解决方法：使用半脆性裂缝模型，减小单元尺寸影响；控制网格大小，单元尺寸不宜小于5cm；控制网格划分，在容易出现应力集中的部位要避免过小的单元出现。
３．２ 施加支座 支座是个非常严重的应力集中部位，尽量避免把约束直接施加在支座上。
图 2 常见的错误支座解决方法：加弹性垫块，利用圣维南原理减小应力集中；加大支座部位单元尺寸，减小应力集中。
３．３ 分离钢筋模型的问题 正确选择收敛准则： 位移收敛准则用无穷范数，力收敛准则用2范数；推荐使用位移收敛准则，特别是在出现应力软化或需要计算下降段的时候；误差控制一般可以在2～3％之间，在开裂前后应适当放宽收敛准则，破坏前后更需要放宽。
其他需要注意的问题还包括：单元网格控制，应尽量使用六面体单元，尽量减少四面体单元的出现；钢筋选择，尽量使用整体式钢筋模型，在使用分离钢筋模型的时候，注意单元尺寸大小。
4 算例４．１ 问题描述 某矩形截面钢筋混凝土板在中心处作用-2mm 的位移荷载，要求采用整体模型分析板的受力、变形、开裂等情况。
已知条件如下：材料特性：（1）混凝土弹性模量E=24GPa ，泊松比v=0.2，单轴抗拉强度t f =3.1125a MP ，裂缝张开传递系数0.35，裂缝闭合传递系数1，关闭压碎开关。
（2）钢筋为双线性随动硬化材料，弹性模量E=200GPa ，泊松比v=0.25，屈服应力0.2=360a MP σ，硬化斜率为20000，配筋率为0.01,沿长度方向和宽度方向放置钢筋。
截面尺寸：长1.0m ，宽1.0m ，高0.1m 。
建模假设：不考虑混泥土的压碎，为了使计算顺利收敛，在支座处增加刚性垫片。
４．２ 钢筋混凝土建模 ４．２．１ 单元类型选取 本文对混凝土和支座结构采用实体单元进行分析，混凝土选用65号单元可以反映混凝土的开裂和压溃，支座采用45号单元，反映金属铜的材料属性。
４．２．２ 混凝土的破坏准则（５ｗ破坏准则） Solid65单元采用Willam-Warnke 五参数准则，公式如下：0sFs f −≥ F——应力组合；s f ——混凝土单轴抗压强度；S——Willam-Warnke 破坏曲面 ４．２．３ 混凝土本构关系 本文采用理想弹性模型本构关系 ４．２．４ 模型建立 图 3 划分网格之后的模型和时间历程４．３．５ 计算结果及分析 图 4 第一主应力（S1）云图和Z向变形图从上述应力分析可知该结构混凝土的最大压应力为21.1MPa 大于C25混凝土的抗压强度设计值; 最大拉应力为2.7MPa大于混凝土抗拉强度设计值1.3MPa ，结构中会出现压溃或裂缝现象。
图 5 裂缝出现位置和积分点开裂状态3.3.5计算结果与分析对比图4、图5中可以看出: 应力云图和裂缝分布图基本能反映钢筋混凝土板剪切的受力特点, 当板中载荷最大位置的纵筋屈服后, 由于裂缝的开展, 压区混凝土的面积逐渐减小, 在载荷几乎不增加的情况下, 压区混凝土所受的正压力和剪应力还在不断增加,当应力达到混凝土强度极限时, 剪切破坏发生, 裂缝产生。
4.结束语一直以来，钢筋混凝土结构的分析主要靠实验和经验公式, 任何一种材料模型的建立都基于大量实验结果, 有限元分析也不例外, 材料本构方程以及钢筋与混凝土之间的粘结参数需要从实验中获得。
本文采用ANSYS建立钢筋混凝土板模型进行变形与破坏分析，计算结果证明，采用Solid65单元模拟钢筋混凝土结构是合理的，计算结果与实际情况基本相符，采用ANSYS 还可以分析混凝土结构的各种其它应力分布，这是采用一般材料力学计算公式难以做到的。
相比之下，用ANSYS进行结构分析更全面、更符合工程需要。
参考文献：[1] 刑静忠，李军.ANSYS对钢筋混凝土梁的非线性分析[J].煤炭工程，2006，（10）：27-29.[2] 李灿辉.ANSYS在钢筋混凝土非线性分析中的一个应用实例[j].水工与施工，2004，（5）:13-14.[3] 何政，欧进萍.钢筋混凝土结构非线性分析[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.10. [4] 李围，等。
ANSYS土木工程应用实例[M].北京：中国水利水电出版社，2007.。