混凝土的ANSYS分析

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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钢筋混凝土板受力分析
弹性模量 E 200GPa ,泊松比 0.25 ,屈服 应力 0.2 360MPa ,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 10cm。 建模假设: 不考虑混凝土的压碎, 为了使计算顺利收敛, 在支座处增加刚性垫片。 2.建模 (1)进入 ANSYS,进入时设置工程名为 rc_board。 (2)定义分析类型为结构分析。执行路径 Main Menu>Preferences,在弹出的对 话框中选择 Structural,单击 OK 按钮。 (3)定义单元类型。路径:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/ Delete。 执行路径, 在弹出的 Element Type 对话框中单击 Add 按钮, 在新的 Library of Element Type 对话框中选择单元为 1 号单元(用于混凝土模型) 。采用相同的 方法定义 SOLID45 单元为 2 号(用于刚性垫片模型) 。完成后选择 type 1 SOLID65,再单击按钮,在弹出的 SOLID65 Element Type Options 对话框中,在 K5 下拉选项中,选择 Ingtegration Pts,在 K6 下拉选项中,选择 Ingtegration Pts, 单击 OK 按钮,再单击 Close 按钮关闭对话框。 Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete (4)定义实常数。 路径: 。 执行路径, 在弹出的 Real Constants 对话框中单击 Add 按钮, 在新的 Element Type for Real Constants 对话框中选择 SOLID65 单元,单击 OK 按钮,在新的对话框 VR1=0.01, THETA1=90, PHI1=0, MAT2=2,VR2=0.01, 中填入数值, 使得 MAT1=2, THETA2=0,PHI1=0,单击按钮,再单击 Close 按钮关闭对话框。 (5)定义材料属性。 路径 1:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models 路径 2:Material Models Available>Structural>Linear>Elastic>Isotropic 路径 3:Material Models Available>Structural>Nonlinear>Inelastic>Non-metal Plasticity>Concrete

ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析

ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析

1.ANSYS分析的原理和步骤ANSYS的热分析[1]包括稳态和瞬态两种,如果系统的温度场与时间无关,则称该系统处于稳定的热状态,简称稳态;如果系统的温度场随时间发生变化,则称系统处于瞬态。

显然,大体积混凝土的浇筑过程属于瞬态分析,也属于非线性分析。

我们不仅要进行混凝土温度场的模拟还要进行应力场的模拟,所以要用到ANSYS中耦合分析,ANSYS提供了两种分析耦合场的方法:直接耦合与间接耦合。

直接耦合法的耦合单元包含所有必须的自由度,仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果;间接耦合法是以特定的顺序求解单个物理场的模型,通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合。

如我们用到的热-应力耦合分析就是将热分析得到的节点温度作为载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。

基本步骤如下:第一步:进行热分析,可选择SOLID70单元;第二步:重新进入前处理器,转换单元类型;将热单元转换为相应的结构单元,原来的SOLID70单元将自动转换为SOLID45单元,其对应的命令是ETCHG,TTS。

第三步:设置结构分析中的材料属性;第四步:读入热分析结果并将其作为载荷;可采用命令LDREAD读入热分析的节点温度,或点击MainMenu>Solution>LoadApply>Temperature>FromThermalAnalysis。

注意,结果文件的扩展名为*.rth。

第五步:指定参考温度;在参考温度处,热应力值为零。

第六步:求解及后处理。

2.温度场的求解2.1三种基本传热方式(1)热传导,遵循傅里叶定律(导热基本定律):q″=-λdTdx,式中q″为热流密度(W/m2),λ为导热系数(W/m·℃),“-”表示热量流向温度降低的方向。

(2)热对流,用牛顿冷却方程来描述:q″=β(TS-TB),式中β为对流换热系数,TS为固体表面的温度,TB为周围流体的温度。

(3)热辐射,指物体发射电磁能,并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。

混凝土应力应变模型在ansys中的分析

混凝土应力应变模型在ansys中的分析

(1)线弹性理论模型特点:是一种最基本和最简单的力学模型,线弹性材料本构关系服从广义虎克定律,即应力应变在加卸载时呈线性关系,卸载后材料无残余应变。

当混凝土材料的应力水平较低时,按该模型计算应力应变关系基本符合实际情况。

(2)非线性弹性模型特点:本构关系中应力和应变不再保持正比,但在满足一定要求的条件下仍有一一对应关系。

卸载后没有残余变形,应力状态唯一取决于应变状态,而与加载历史无关。

该模型可以较好地描述混凝土在单调加载条件下的应力应变关系,具有概念简单、形式简明,计算选用参数源自试验结果,计算精确度较高等优点。

(3)弹塑性模型特点:反映材料的塑性变形。

该模型可以较好地描述混凝土应力一应变下降段(软化)曲线,建立了应变空间的塑性本构关系,并构造了不同的混凝土应变松弛面(相对于应力空间的破坏包络面)和相应的势能函数,以反映混凝土卸载的残余应变、刚度退化等特性。

(4)内时理论模型特点:采用非弹性变形逐渐积累的方法,其基本思想是用所谓“内蕴时(intrinsic time)”或“变形”作为一个内变量来建立本构关系。

(5)断裂力学模型特点:是具有切口敏感性需要存在初始宏观裂纹,且裂纹尖端的应力强度因子超过断裂韧度时就会迅速失稳扩展造成破坏。

混凝土裂缝尖端呈梨型树状破碎区,并影响裂纹前缘附近区域的应力、应变分布。

(6)损伤力学模型特点:在外部荷载作用下,缺陷会不断扩展和合并,形成宏观裂纹。

裂纹继续扩展,最终可能导致构件或结构的断裂破坏。

(7)组合模型特点:根据混凝土的力学性能和破坏机理其结构特征与受力特点,其可能发生的应力应变状态,从以上六种模型中合理地选用一种或几种本构关系进行模拟计算。

ANSYS分析钢筋混凝土结构技巧及实例详解

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混凝土问题分析

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。

基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析

基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析

基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析一、研究背景随着现代建筑的不断发展,结构设计越来越重视地震安全性能。

混凝土结构作为一种常见的建筑结构,其地震响应分析对于提高建筑结构的抗震能力至关重要。

ANSYS软件是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件,可以模拟复杂的结构响应,因此在混凝土结构地震响应分析中也有着广泛的应用。

本研究旨在通过基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析,探究混凝土结构地震响应的特点和规律,为建筑结构设计提供参考。

二、研究方法本研究采用ANSYS软件进行混凝土结构地震响应分析。

首先,建立混凝土结构的有限元模型,包括节点、单元和材料等参数,通过设置荷载和边界条件,模拟地震荷载下混凝土结构的响应。

然后,对模拟结果进行分析,包括位移、加速度、应变、应力等参数,探究混凝土结构地震响应的特点和规律。

三、研究内容1.建立混凝土结构的有限元模型(1)选择适当的单元类型ANSYS软件支持多种单元类型,包括梁单元、板单元、壳单元、体单元等。

根据混凝土结构的实际情况,选择合适的单元类型进行建模。

例如,梁单元适用于模拟梁柱结构,板单元适用于模拟板状结构,壳单元适用于模拟薄壳结构,体单元适用于模拟立体结构。

(2)设置节点和边界条件在建立有限元模型时,需要设置节点和边界条件。

节点是有限元模型中的基本单元,用于描述结构的几何形状和位置。

边界条件是指在模拟中限制节点的自由度,以模拟实际结构中的支撑和约束。

例如,可以设置节点的位移、旋转和力等边界条件。

(3)定义材料和荷载参数在有限元模型中,需要定义材料和荷载参数。

材料参数包括弹性模量、泊松比、密度等,用于描述混凝土结构的材料性质。

荷载参数包括静荷载和动荷载,用于模拟地震荷载下混凝土结构的响应。

静荷载可以通过设置节点的力或位移进行模拟,动荷载可以采用地震谱进行模拟。

2.模拟地震荷载下混凝土结构的响应根据建立的有限元模型,设置荷载和边界条件,模拟地震荷载下混凝土结构的响应。

ANSYS--理论基础(混凝土及钢筋单元)

ANSYS--理论基础(混凝土及钢筋单元)

ANSYS 理论基础一、钢筋混凝土模型1、Solid65单元——模拟混凝土和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,可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等);普通8节点三维等参元,增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型;基本属性:——可以定义3种不同的加固材料;——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。

三种模型:分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理,各自划分单元,或钢筋视为线单元(杆件link-spar8或管件pipe16,20);钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移;整体式模型——将钢筋分布于整个单元中,假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料;组合式模型—-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(如应变沿截面高度为直线);或采用带钢筋膜的等参单元。

2、本构模型线性弹性、非线性弹性、弹塑性等;强度理论——Tresca、V on Mises、Druck —Prager等;3、破坏准则单轴破坏(Hongnested等)、双轴破坏(修正的莫尔库仑等)、三轴破坏(最大剪应力、Druck—Prager等),三参数、五参数模型;混凝土开裂前,采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为;开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.4、基本数据输入混凝土:ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数,0。

9~1UnTensSt—抗拉强度,UnCompSt—单轴抗压强度,(若取-1,则以下不必要)BiCompSt—双轴抗压强度,HydroPrs—静水压力,BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度,UnCompSt-静水压力下的单轴抗压强度,TenCrFac—拉应力衰减因子。

加固材料(材料号、体积率、方向角)二、其他材料模型在Ansys中,可在Help菜单中查阅各种不同单元的特性.例1、矩形截面钢筋混凝土板在中心点处作用-2mm的位移,分析板的受力、变形、开裂(采用整体模型分析法).材料性能如下:1、混凝土弹性模量E=24GPa,泊松比ν=0。

混凝土结构的裂缝及其ANSYS分析

混凝土结构的裂缝及其ANSYS分析

混凝土结构的裂缝及其ANSYS分析混凝土结构是建筑工程中常见的结构形式,由于其性能优异,在各种建筑中被广泛使用。

然而,由于混凝土结构的特性,如收缩、膨胀、温度变化、荷载变形等,可能会导致结构出现裂缝。

本文将探讨混凝土结构的裂缝产生原因、裂缝的分类以及使用ANSYS软件进行裂缝分析的方法。

混凝土结构的裂缝产生原因可以从内力和外力两个方面考虑。

内力是由于结构收缩、膨胀和变形引起的,外力则包括温度变化、荷载作用、水膨胀、地震等因素。

裂缝的形成是由于混凝土内部受到拉应力的作用,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会形成裂缝。

根据混凝土结构裂缝的性质和产生原因,常见的裂缝可以分为以下几类:1.收缩裂缝:由于混凝土在干燥过程中会发生收缩,造成内部产生拉应力,从而形成的裂缝。

2.膨胀裂缝:由于温度的变化以及聚合材料的膨胀引起的裂缝,也是常见的一种裂缝类别。

3.荷载裂缝:由于承载结构受到外部荷载作用产生的拉应力引起的裂缝。

4.施工裂缝:由于混凝土的收缩和膨胀,以及施工技术不良等因素引起的裂缝。

5.水膨胀裂缝:由于混凝土受到水的侵蚀,引起水膨胀引起的裂缝。

为了对混凝土结构的裂缝进行分析,可以使用ANSYS软件。

ANSYS是一种通用有限元分析软件,可以用于模拟和分析各种复杂的结构问题。

以下是使用ANSYS进行混凝土结构裂缝分析的方法:1.准备模型:首先需要准备一个混凝土结构的三维模型。

可以使用CAD软件绘制模型,然后导入到ANSYS中。

在绘制模型时,需要注意表达混凝土的材料性质、尺寸和边界条件等。

2.定义材料性质:在ANSYS中定义混凝土的材料性质,包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度、收缩系数等参数。

这些参数可以根据实际材料的性质进行设定。

3.应用载荷:在模型中应用实际的载荷和边界条件。

载荷可以包括静载荷、动态荷载以及温度载荷等。

需要注意的是,载荷应符合实际工程情况。

4.网格划分:将模型进行网格划分,将结构划分成小的单元。

ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与算例分析

ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与算例分析
根据计算结果,可以对比ANSYS和ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的准 确性。表1给出了跨中截面的应变和应力计算结果对比,可以看出ANSYS和ADINA 的计算结果非常接近,证明了两种软件在钢筋混凝土结构非线性分析中的可靠性。
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。
谢谢观看
ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构 非线性分析中的应用与算例分

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。

基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究

基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究

基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究一、研究背景混凝土作为建筑材料中的重要组成部分,其受力分析模拟研究对于保证建筑结构的稳定性和安全性具有重要意义。

ANSYS是一款常用的有限元分析软件,可以用于对混凝土结构进行受力分析模拟研究。

二、研究目的本研究旨在利用ANSYS软件对混凝土结构进行受力分析模拟研究,探究混凝土的受力特性及其对结构安全性的影响,为混凝土结构的设计及安全评估提供理论依据。

三、研究内容1. 混凝土受力特性分析通过ANSYS软件建立混凝土结构模型,对不同荷载情况下混凝土的应力应变特性进行分析。

根据分析结果,探究混凝土的受力特性和力学性能。

2. 混凝土结构的强度分析利用ANSYS软件对混凝土结构进行强度分析,分析混凝土结构在不同荷载作用下的破坏模式和破坏机理。

根据分析结果,评估混凝土结构的强度和稳定性。

3. 混凝土结构的变形分析通过ANSYS软件对混凝土结构进行变形分析,研究混凝土结构在荷载作用下的变形规律和变形程度。

根据分析结果,评估混凝土结构的变形性能和变形对结构安全性的影响。

4. 混凝土结构的疲劳分析通过ANSYS软件对混凝土结构进行疲劳分析,探究混凝土结构在长期荷载作用下的疲劳性能和疲劳寿命。

根据分析结果,评估混凝土结构的疲劳强度和耐久性。

四、研究方法1. 建立混凝土结构模型利用ANSYS软件建立混凝土结构模型。

根据实际情况,选择适当的材料参数、截面形状和节点数量等,建立混凝土结构有限元模型。

2. 施加荷载根据研究目的,选择适当的荷载方案,施加荷载到混凝土结构上,模拟不同荷载情况下混凝土结构的受力状态。

3. 分析结果处理根据ANSYS软件分析结果,对混凝土结构的应力应变、强度、变形和疲劳等特性进行分析,得出相应的结论和结构设计建议。

五、研究结果1. 混凝土受力特性分析结果通过ANSYS软件对混凝土结构进行受力分析模拟,得出混凝土的应力应变特性曲线。

分析结果表明,混凝土的应力应变特性呈现出良好的非线性特性,具有较好的抗压和抗拉性能。

基于ANSYS的钢筋混凝土力学分析

基于ANSYS的钢筋混凝土力学分析

基于ANSYS 的钢筋混凝土力学分析1 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。

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。

利用ANSYS 对钢筋混凝上结构弹塑性的仿真分析,可以对结构自开始受荷载直到破坏的全过程进行分析,获得不同阶段的受力性能。

2 模型的建立2.1 单元类型的选取2.1.1 混凝土单元混凝上选用SOLID65 单元。

SOLID65 单元在普通8节点三维等参元SOLID45 单元的基础上增加了针对混凝上材料参数和整体式钢筋模型,常被用来模拟钢筋混凝上和岩石等抗拉能力远大于抗拉能力的非均匀材料,可以模拟混凝土材料的开裂和压碎力学行为。

2.1.2 钢筋单元可采用杆元来模拟纵筋,一般利用空间单元LINK8 单元或空间管单元PIPE20 建立钢筋模型,与混凝上SOLID65 单元共用节点。

用COMBINE39 来模拟钢筋和混凝上之间的粘结。

2.2 材料本构关系模型2.2.1 混凝土本构模型弹塑性本构关系把服而和破坏而分开来处理。

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。

2.2.2 混凝土破坏准则一般强度准则的参数越多,对混凝土强度性能的描述就越准确,多参数模型大多基于强度试验的统计而进行曲线拟合。

ANSYS 中的混凝上材料特性用改进的William Wamke 五参数破坏破坏准则和拉应力的组合模式,其破坏而子午线和偏平而见相关文献。

2.2.3 钢筋本构模型一般采用双线形理想弹塑性模型,在ANSYS 中,钢筋可以选择经典双线性随动强化模型(BKIN) 和双线性等向强化模型(BISO) 。

ANSYS 整体式钢筋混凝土建模算例

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。

用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件

用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件

用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件以上两个软件国外都有人用来分析钢管混凝土结构,但建模的方法不尽相同。

关键在于钢管和混凝土本构关系的选取以及两者之间的界面处理方法,各位有没有这方面的经验能向我们大家介绍一下。

程序中大概只有Drucker-Prager比较适合描述受约束混凝土的本构关系,因为这个模型可以考虑hydrostaticstress(流体静应力)的影响。

在程序中,需要输入cohesion,angleofinternalfriction,(onemoreforANSYSistheangleofdilatancy)。

值得注意的是,两个软件确定这几个参数的公式各不相同,很是令人头疼。

其实usermanuals不可能给出明确的表达式,因为到目前为止,好像没有研究把钢管的强度,混凝土的强度,含钢率等等因素(i.e.theconfinement)全部在Drucker-Prager中考虑进去。

至于两种材料的界面,日本的HanbinGe曾用linkelement来模拟,但在他的文章中,没有详细的描述。

轴压状况下,好像可以忽略滑移。

偏压可能情况有所不同。

韩教授书上的混凝土应力-应变关系,可以简单理解为单向受力的混凝土本构关系(考虑了钢管的约束),因此不能用于多向应力状态下混凝土的有限元分析。

材料非线性有限元分析,需要定义材料的屈服面,流动准则,强化准则,等等。

对受约束的混凝土,还要考虑体积膨胀,钢管对它的约束等因素。

显然,不是一个简单的应力-应变曲线所能概括的。

三向有限元分析,需要定义屈服面、流动准则和强化准则等等,而考虑钢管约束的混凝土本构关系,只是应力-应变关系。

对钢管混凝土的有限元分析,主要困难是如何定义屈服面,和模拟两个材料之间的滑移,我曾经用过接触分析(contactanalysis)来求轴压构件的承载力,发现最大承载力能够比较精确地求得,但是精确的荷载-位移曲线很难获得,因为商用软件(Ansys\Marc)里面的D-P模型是塑性模型。

基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究

基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究

基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究一、研究背景混凝土是建筑工程中常用的一种材料,其特性是具有良好的耐久性和承载能力。

混凝土结构的设计与施工过程中,需要进行受力分析,以保证结构的安全性和稳定性。

基于ANSYS的混凝土受力分析模拟技术,可以通过计算机模拟实验的方式,更加精确地分析混凝土结构的受力情况,提高设计和施工的效率和质量。

二、研究目的本研究旨在通过基于ANSYS的混凝土受力分析模拟,探究混凝土结构在不同载荷下的受力情况,分析混凝土结构的强度和变形特性,为混凝土结构的设计和施工提供理论依据和参考。

三、研究方法本研究采用基于ANSYS的混凝土受力分析模拟技术,通过建立模型、设置材料参数、施加载荷等步骤,进行混凝土结构的受力分析模拟。

具体步骤如下:1.建立模型首先,需要根据实际情况建立混凝土结构的三维模型,包括结构的几何形状、尺寸和材料属性等。

可以通过CAD软件进行建模,生成.STEP或.STL格式的模型文件。

2.设置材料参数其次,需要设置混凝土材料的物理参数,包括弹性模量、泊松比、密度、极限抗压强度、极限抗拉强度等。

这些参数可以通过实验或文献资料得到。

3.施加载荷然后,需要根据实际情况设置载荷类型、大小和方向等参数。

载荷可以是静态或动态,可以是单向或多向的。

可以通过ANSYS软件中的载荷模块进行设置。

4.运行模拟最后,将设置好的模型、材料参数和载荷参数导入到ANSYS软件中,进行模拟分析。

可以通过ANSYS中的计算模块进行求解。

四、研究内容1.混凝土结构的受力分析模拟通过基于ANSYS的混凝土受力分析模拟技术,可以模拟混凝土结构在不同载荷下的受力情况。

可以计算混凝土结构的应力、应变、位移等参数,分析混凝土结构的强度和变形特性。

2.混凝土结构的强度分析在混凝土结构的受力分析模拟中,可以计算混凝土结构在承受载荷时的极限抗压强度、极限抗拉强度、屈服强度等参数。

通过比较不同载荷下的极限强度值,可以确定混凝土结构的强度等级。

ANSYS钢筋混凝土

ANSYS钢筋混凝土

ANSYS钢筋混凝土概述ANSYS是一种强大的工程模拟软件,可用于钢筋混凝土的分析和设计。

本文档将介绍如何使用ANSYS进行钢筋混凝土建模、分析和评估。

建模在ANSYS中建立钢筋混凝土模型的第一步是创建几何模型。

可以使用ANSYS中的几何建模工具,或者从其他CAD软件导入一个现有的几何模型。

确定好模型的尺寸和形状后,可以开始定义材料和断面。

材料定义在ANSYS中,钢筋混凝土可以由两种材料组成:混凝土和钢筋。

可以通过输入混凝土和钢筋的弹性模量、抗拉强度、抗压强度等材料属性来定义它们。

还可以定义混凝土的增量模型,以考虑非线性行为。

断面定义在建立钢筋混凝土模型时,需要定义构件的断面属性,包括形状和尺寸。

可以选择矩形、圆形、T型等断面形状,并输入各个参数。

此外,还可以定义钢筋的位置和数量。

分析建立了钢筋混凝土模型后,可以进行各种分析,包括静力分析、动力分析和热力分析。

静力分析静力分析用于评估结构在外部载荷作用下的行为。

可以施加不同类型的载荷,比如集中载荷、分布载荷、温度载荷等。

通过静力分析可以计算出结构的位移、应力和应变,并评估结构的安全性。

动力分析动力分析用于评估结构在地震、风载等动力荷载作用下的行为。

可以施加模拟实际工况的时间历程载荷,分析结构的振动特性、动态应力等。

动力分析可以帮助工程师设计出更稳定和抗震的结构。

热力分析热力分析用于评估结构在温度变化下的行为。

可以考虑温度梯度引起的热应力,以及温度载荷引起的结构位移和变形。

热力分析可以用于设计具有温度变化的结构,如核电站、高温窑炉等。

评估通过ANSYS进行钢筋混凝土分析后,可以评估结构的安全性和性能。

可以根据应力和应变结果,进行疲劳分析、损伤评估,评估结构的寿命和性能。

此外,还可以进行参数化分析,改变不同的模型参数,比如尺寸、材料属性等,评估对结构的影响。

通过评估不同方案的结果,工程师可以选择最优的设计方案。

结论ANSYS是一种强大而灵活的工程模拟软件,为钢筋混凝土的建模、分析和评估提供了有效的工具。

ANSYS-Solid65单元分析混凝土PPT学习笔记

ANSYS-Solid65单元分析混凝土PPT学习笔记

ANSYS solid65 单元分析混凝土江见鲸,陆新征清华大学土木工程系一:为什么需要学习混凝土有限元作混凝土强度理论?写程序?写论文?用有限元软件?二:solid65单元ANSYS里面专门建立了面向混凝土,岩石材料的单元在三维8节点等参元solid45的基础上,增加了针对混凝土材料性能参数和组合式钢筋模型理论背景:ANSYS theory referenceConcrete;element library solid 651)Solid 65破坏准则:应力组合除以抗压强度大于破坏曲面2)Solid 65 破坏曲面Willam & Warnke破坏曲面描述,可以参看帮助文件中描述破坏曲面分为:压-压-压;拉-压-压;拉-拉-压;;拉-拉-拉压-压-压破坏分区:在该分区下混凝土将压碎,总应力应该等于或大于结构可能收到的最大静水压力拉-压-压破坏分区:基本还是沿用WW破坏准则曲面形状;在该分区下混凝土将在与应力垂直的方向出现一条裂缝;拉-拉-压破坏分区:不再使用WW破坏曲面;极限抗拉强度随线性降低;在于垂直拉应力方向可能分别出现一条裂缝。

拉-拉-拉破坏分区:极限抗拉强度为;在垂直拉应力方向可能分别出现一条裂缝。

3)单元性态:每个单元有2x2x2=8个高斯积分点;每个高斯积分点上最多可以有3条相互垂直的裂缝;使用分布固定裂缝模型;可以使用整体式钢筋模型;在破坏准则之外,还可以考虑塑性。

4)Solid65单元使用方法:实参数real constants:定义配筋的材性及其他参数材料模型material model:初始弹性模量,泊松比,密度数据表Data table:本构关系,破坏准则材料号x3:定义钢筋材料编号体积配筋率x3:配筋角度THI配筋角度PHI5)整体钢筋模型下的本构矩阵:6)solid65单元坐标:在未指定单元坐标的情况下,单元坐标系的坐标轴和整体坐标系的坐标轴平行;如果需要调整单元坐标系,应建立相应的局部坐标系并将其赋予solid65单元;7)solid65单元的本构关系7-1)可以使用以下本构关系等强硬化模型multilinear Isotropic hardening随动硬化模型multilinear Kinematic HardeningDrucker-Prager模型DP模型DP模型在混凝土中为理想弹塑性模型具体输入数据:7-2)关于下降段的问题在实际混凝土中都有下降段,但是在计算的时候要特别小心下降段的问题;下降段很容易导致计算不收敛,有时为了计算的收敛要避免设置下降段,采用rush模型;利用最大应变准则来判断混凝土是否破坏8)Solid65单元中的破坏准则采用W_W五参数准则;需要参数;单轴抗拉强度,单轴,双轴抗压强度;围压压力,在围压作用下的双轴,单轴抗压强度;9)破坏准则与本构关系Solid65本构关系的判断在破坏准则之前;在一般情况下,不推荐使用压碎判据,而使用塑性或塑性下降段;在concrete data table 里面,设定单轴抗压强度—1,后面围压等4个参数不要设定;此时相当于是带有“拉力截断”(tension cut off)的vonMisses模型,尽管与标准的混凝土本构模型有一定差异,但是在围压不是很大的情况下任然可以取得较好结果。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构有限元分析研究

基于ANSYS的钢筋混凝土结构有限元分析研究

基于ANSYS的钢筋混凝土结构有限元分析研究钢筋混凝土结构是当今建筑结构中最常见的一种结构形式,其具有良好的承载能力、抗震性能和耐久性。

在设计和施工过程中,通过有限元分析工具可以对钢筋混凝土结构进行详细的工程分析和模拟,分析结构的受力性能、应力分布等关键参数,为结构设计和优化提供科学依据。

ANSYS是一种基于有限元法的工程仿真分析软件,广泛应用于工程领域。

在钢筋混凝土结构有限元分析中,ANSYS可以模拟和计算结构在不同荷载和边界条件下的响应,从而评估结构的稳定性和安全性。

首先,在有限元分析中,需要构建一个准确的结构模型。

首先,根据实际结构图纸,使用计算机辅助设计软件绘制出结构的几何模型,并导入到ANSYS软件中。

然后,根据结构的材料特性和截面形状,定义合适的材料模型和单元类型,并进行网格划分。

钢筋混凝土结构常使用梁单元和壳单元进行分析建模,其中梁单元用于模拟梁、柱等构件,壳单元用于模拟板、墙等构件。

其次,进行结构的加载和分析。

在ANSYS中,可以设置各种静力或动力加载条件,例如自重、活载、风荷载、地震荷载等。

对于钢筋混凝土结构,还需要考虑材料的非线性特性,例如混凝土和钢筋的应力-应变关系,以及混凝土的损伤模型和破坏准则等。

在加载过程中,ANSYS会通过有限元方法对结构的应力分布、位移响应、变形情况等进行计算和分析。

根据计算结果,可以获取结构在不同加载情况下的应力应变分布图、位移云图等。

最后,进行结构的评估和优化。

通过有限元分析,可以评估结构在设计荷载下的整体稳定性和安全性,包括关键构件的承载能力、变形情况等。

如果结构不满足要求,可以通过修改材料参数、截面尺寸等优化结构设计,再次进行分析。

由于ANSYS具有强大的计算能力和灵活的模拟功能,可以对不同设计方案进行比较,从而找到最优的结构方案。

总之,基于ANSYS的钢筋混凝土结构有限元分析研究可以提供结构设计和优化的科学依据,增强结构的安全性和经济性。

ansys分析混凝土的若干问题

ansys分析混凝土的若干问题

ansys分析混凝土的若干问题1. 讨论两种Ansys求极限荷载的方法(1)力加载可以通过对应的方法(比如说特征值屈曲)估计结构的极限荷载的大致范围,然后给结构施加一个稍大的荷载,打开自动荷载步二分法进行非线性静力分析,最后计算会因不收敛终止,则倒数第二个子步对应的就是结构的极限荷载;另外,也可以选择弧长法,采用足够的子步(弧长法可以一直分析到极限承载力之后的过程)同样可以从绘制的荷载位移曲线或计算结果中找出结构的极限荷载。

(2)位移加载给结构施加一个比较大的位移,打开自动荷载步二分法进行非线性分析,保证足够的子步数,这样也可以分析到极限荷载以后,通过绘制荷载位移曲线或查看相应结果文件也可知道结构的极限荷载。

希望众高手讨论一下(1)弧长法求极限荷载的收敛性问题,如何画到荷载位移曲线的下降段?(2)位移法求极限荷载的具体步骤?2. 需要注意的问题1. 由于SOLID 65单元本身是基于弥散裂缝模型和最大拉应力开裂判据,因此在很多情况下会因为应力集中而使混凝土提前破坏,从而和试验结果不相吻合,因此,在实际应用过程中应该对单元分划进行有效控制,根据作者经验,当最小单元尺寸大于5cm 时,就可以有效避免应力集中带来的问题;2. 支座是另一个需要注意的问题。

在有限元分析中,很多时候约束是直接加在混凝土节点上,这样很可能在支座位置产生很大的应力集中,从而使支座附近的混凝土突然破坏,造成求解失败。

因此,在实际应用过程中,应该适当加大支座附近单元的尺寸或者在支座上加一些弹性垫块,避免支座的应力集中;3. 六面体的SOLID 65 单元一般比四面体的单元计算要稳定且收敛性好,因此,只要条件允许,应该尽量使用六面体单元;4. 正确选择收敛标准,一般位移控制加载最好用位移的无穷范数控制收敛,而用力控制加载时可以用残余力的二范数控制收敛。

在裂缝刚刚出现和接近破坏的阶段,可以适当放松收敛标准,保证计算的连续性;3. 关于下降段的问题1)在实际混凝土中都有下降段,但是在计算的时候要特别小心下降段的问题。

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【原创】钢筋混凝土分离式建模方法(含ANSYS命令流)钢筋混凝土, 分离式, 建模, ANSYS, 命令钢筋混凝土, 分离式, 建模, ANSYS,命令一、简介钢筋混凝土有限元建模的方法与结果评价(前后处理),是对钢筋混凝土结构进行数值模拟的重要步骤,能否把握模型的可行性、合理性,如何从计算结果中寻找规律,是有限元理论应用于实际工程的关键一环。

Blackeage以自己做过的一组钢筋混凝土暗支撑剪力墙的数值模拟为例,从若干方面提出一些经验与建议。

希望大家一起讨论、批评指正(wang.jian@)。

程序:ANSYS 单元:SOLID65、BEAM188 建模方式:分离暗支撑剪力墙结构由北京工业大学曹万林所提出,简言之就是一种在普通钢筋配筋情况下,加配斜向钢筋的剪力墙结构。

二、单元选择以前经常采用的钢筋混凝土建模方法是通过SOLID65模拟混凝土,通过SOLID65的实常数指定钢筋配筋率,后来发现这种整体式的模型并不理想,而且将钢筋周围的SOLID65单元选择出来,再换算一个等效的配筋率,工作量也并不小。

最关键的是采用整体式模型之后,得不出什么有意义的结论,弄一个荷载-位移曲线出来又和实验值差距比较大。

只有计算的开裂荷载与实验还算是比较接近,但这个手算也算得出来的东西费劲去装模作样的建个模型又有什么意义?所以,这次我尝试采用分离式的模型,钢筋与混凝土单元分别建模,采用节点共享的方式。

建模时发现,只要充分、灵活地运用APDL的技巧,处理好钢筋与混凝土单元节点的位置,效率还是很高的。

[center]暗支撑剪力墙数值模型[/center]看过很多的资料,分离式模型是用LINK8与SOLID65的组合方式,这样做到是非常直观,因为LINK8是spar类型的单元,每个节点有3个自由度,这与SOLID65单元单节点自由度数量是一致的。

但是问题也就由此产生,当周围的混凝土开裂或是压碎时,SOLID65将不能对LINK8的节点提供足够地约束(如下图箭头方向),从而导致总刚矩阵小主元地出现影响计算精度,或者干脆形成瞬变体系导致计算提前发散。

[center]LINK8+SOLID65的问题[/center]如果采用梁单元模拟暗钢筋,就算包裹钢筋的混凝土破坏了,钢筋单元本身仍可对连接点提供一定的侧向刚度(其实钢筋本身就是有一定抗弯刚度的),保证计算进行下去。

ANSYS中的梁单元比较多,建议选取beam188单元。

beam188支持弹塑性分析、自定义截面。

可以用内力计算结果按截面插值得出应力结果,这样,SOLID65+beam188不仅解决了SOLID65+beam188的小主元问题,而且可以方便地控制钢筋单元的划分密度,也扩充了钢筋单元输出信息。

三、单元组合方式将剪力墙中所有钢筋单元(包括暗柱、梁的纵、箍筋、暗支撑钢筋、暗支撑箍筋、暗分布筋)单独建模,为了能够与混凝土单元节点共享,将混凝土单元细化,单元高度设为暗柱箍筋间距与墙片分布筋间距的最大公约数。

钢筋与混凝土单元节点共享。

不考虑粘接-滑移影响。

其实由于混凝土单元已经细化过了,钢筋周围的混凝土由于钢筋作用而开裂之后,钢筋节点受到混凝土的约束降低,这也相当于引入了一部分粘接-滑移的力学作用,只不过没有考虑进大变形、大滑移时的几何非线性及边界非线性因素。

四、混凝土开裂与压碎判定采用最大拉应力准则判定混凝土开裂,采用WW准则判定混凝土压碎。

在许多文章中都建议关闭混凝土压碎判定以改善收敛,个人认为得不偿失,关闭了压碎特性将过高地估计构件的承载力及后期刚度,一个错误的、与实际出入很大的计算结果的收敛性再好,即使弹出了激动人心的solution is done又有什么意义呢?至于收敛性,可以通过其它的方式来改善。

五、本构关系经试算发现,混凝土单元选用随动强化模型时将难以收敛,选用等向强化模型则好得多,而且混凝土的随动特性并不明显。

所以注意选用等向强化模型。

由于已经打开了压碎判定,所以,材料特性中只给出一个初始弹性模量即可,当然也可采用多线性等向模型,但对结果影响不大。

六、改善收敛的方法ANSYS中的SOLID65单元收敛性并不是太好,有时甚至很难得到收敛的计算结果,所以保证数值模型的收敛成为用ANSYS对钢筋混凝土结构进行数值模拟中至关重要环节。

经反复计算,并汇总大家总结的规律,罗列如下:1.打开自动时间步长。

2.钢筋采用beam188梁单元。

3.水平加载时采用残余位移收敛准则。

4.虽然混凝土与钢筋单元单独建模,但可以在混凝土单元中加入一个很小配筋率的弥散钢筋,这些钢筋并不是实际的,而是数值的,它可以在混凝土单元破坏时对节点提供一点约束,减少总刚突变。

5.采用等向强化的弹塑性模型。

清华大学江见鲸在其有限元讲义当中提到SOLID65单元尺寸不能太小,否则会引起单元的提前破坏,但我觉得,这到是一个适当地引入粘结-滑移影响的方式,而且强行的限制单元的尺寸,也使得分离式建模难以实现。

当然,一定要保证SOLID65的单元是长方体,且网格疏密过渡平缓。

七、关于裂缝分布、裂缝宽度分布在ANSYS中,裂缝的模拟采用弥散的形式,弥散裂缝模型在宏观上结构等效,但它基于最大拉应力准则,一但某一单元开裂,将会引起“连锁反应”,导致大面积开裂,这与实际的情况是不相符的,所以,弥散裂缝的分布与试验中试件的实际裂缝没有可比性。

但是通过观察暗支撑暗力墙与传统剪力墙的数值裂缝分布,仍然能发现某些规律。

[center]左:无暗支撑,右:带有暗支撑[/center]由上图可见,在相同的荷载水平下(190kN)传统剪力墙的数值模型已经大面积开裂,而配有暗支撑的剪力墙开裂面积较小,在墙体中央部位产生局部裂缝,这说明暗支撑钢筋对于抑制大面积裂缝开展,以及改善裂缝分布有着积极的作用。

然而这种裂缝分布图的信息量还是太少,有时无法从中比较出结果,比如我做的另外两个高耸的暗支撑墙。

[center][/center]左侧的剪力墙无暗支撑,后侧底部配有暗支撑,从上面的分布来看,似乎比较不出什么优劣。

而且,这只是裂缝的分布,我们更关心的是裂缝“强度”(宽度)的分布。

即然开裂准则是基于最大拉应力的开裂准则,高斯点开裂之后,弹性变形引起的应变与裂缝引起的应变相比可以忽略不计,所以,混凝土单元第一主应力也就反应了裂缝的强度(宽度),而且确实有很多的计算程序就是根据第一主应变来计算裂缝宽度。

这样,就可以通过做出混凝土单元第一主应力分布图来从另一侧面反映裂缝强度分布规律。

[center][/center]取相同荷载水平下(约165kN)的HSW(传统)与HSIIW(暗支撑)的第一主应变分布作图对比,计算得出HSW的最大第一主应变为0.0672,而HSWIIW为0.0182,说明设有暗支撑的剪力墙其裂缝强度(宽度)要小于传统剪力墙,从上图中可以看出,设有暗支撑的剪力墙第一主应力分布更为分散,且变化梯度较小,而传统剪力墙则相对比较集中,变化梯度大,这说明加设了暗支撑,使得剪力墙的裂缝更趋分散,而裂缝宽度变小。

从图中还可看出,没有暗支撑的传统剪力墙,第一主应力的分布有明显的条带状,这对应了长、贯通裂缝的出现。

而暗支撑剪力墙对于抑制这种贯通裂缝有明显的作用。

八、关于钢筋应力应变分析[center][/center]由钢筋等效应力分布图可以看出,在达到极限荷载之时,传统剪力墙暗柱的纵筋与暗片分布筋基本完全屈服。

而暗支撑剪力墙除暗柱的纵筋外,墙片的分布筋依然保持了一个比较完备的应力分布梯度。

说明虽然已经达到了最大荷载,但暗支撑剪力墙的墙片仍然具有一定承载及变形储备,计算终止只是由于受压一侧暗柱底部的混凝土压碎导致的总刚矩阵的病态所造成。

而墙片钢筋没有完全屈服也从一个侧面定性地反应出了暗支撑剪力墙的延性要好于传统剪力墙。

暗支撑钢筋一部分屈服,说明暗支撑钢筋有效地发挥了作用。

[center][/center]上图为受拉一侧暗柱底部的纵筋与箍筋的等效应力分布。

箍筋可以约束混凝土,当构件受压时可使得混凝土处由三向受压的有利状态,提高构件的受压承载力,同时也对受剪的斜裂缝起到抑制作用,它是斜截面承载的重要受力元素。

在受拉一侧暗柱的位置处,箍筋不存在约束混凝土的作用,所以,此时暗柱箍筋的应力水平,恰恰反应了此处斜裂缝的发展情况。

很明显的,传统剪力墙此位置的箍筋应力要高于同位置的暗支撑剪力墙,这说明传统剪力墙此处的裂缝发展程度比暗支撑剪力墙要高得多。

受拉一侧贯穿暗柱的裂缝是剪力墙结构进入破坏的一个标志,这说明暗支撑钢筋对于抑制这种贯穿裂缝有着有利的作用。

[center][/center]上图为最大荷载下暗支撑受拉及受压钢筋的应力分布,横坐标为钢筋长度,左端对应剪力墙底部。

观察钢筋应力分布,可得出下面的规律:1.无论受压钢筋还是受拉钢筋,从底部到顶部均呈现出减小的趋势,在顶部达到最小值。

2.受拉钢筋的应力数值比受压钢筋要大,应力下降也较快,下降前的分布曲线由于受拉混凝土裂缝的影响,变化规律很不明显,在中部偏下的位置达到最大值,且屈服,在顶部进入非开裂区,迅速下降到一极小值。

这也反证了受拉暗支撑钢筋对抑制受拉区裂缝的作用。

3.受压暗支撑钢筋与混凝土粘接相对较好,由底部到顶部基本呈现了单调减小的趋势。

4.在两钢筋交叉部位(约620mm处),由于应力集中使得钢筋应力有一突变。

九、总结由上面结果可以看出,分离式的模型信息量丰富,后处理方便。

由于钢筋混凝土这一材料本身的离散性比较大,有时很难对其做出精确的“定量”计算,但是只要模型建立合理,仍然能得到充足的“定性”结论。

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