ANSYS中混凝土的本构关系

合集下载

ANSYS在土建结构中的应用分析

ANSYS在土建结构中的应用分析摘要：本文详细介绍了ANSYS软件在预应力结构中的应用，并通过与实验结果的对比，论证了ANSYS软件可以替代具体实验，进行结构性能分析。

关键词：有限元；ANSYS；预应力；无粘结前言长期以来钢筋混凝土结构的设计方法是用线弹性理论来研究的应力或内力，显然，这是不太合理的，特别是混凝土，成分复杂，表现出明显的非线性行为。

而我们知道并非所有的结构都能通过试验来取得数据的，所以有限元分析软件便在研究中显示出了优越性。

ANSYS是当今国际主流的有限元分析工具，本文详细介绍了ANSYS在土建结构中的应用。

1 试验内容1.1 试件梁的截面为矩形，尺寸为200mm×400mm，跨长3000mm，折线布筋形式，钢管抽芯成孔。

混凝土强度为C40。

1.2 主要测试内容为了了解预制预应力连续梁的内力重分布，主要测量支座反力，支座位移和跨中挠度、混凝土的应变变化、截面曲率变化等。

采用逐级加载。

2 ANSYS有限元模型的具体建模过程2.1 单元类型的定义及实常数定义SOLID65单元模拟混凝土，LINK8单元模仿预应力筋，SOLID65单元中的自定义配筋模拟普通钢筋，COMBIN39非线性弹簧单元模拟钢筋和混凝土之间的滑移。

接触单元模拟支座端面与梁端面接缝关系，面与面接触形式，Conta174为接触面单元，Targe170为目标单元。

2.2 本模型所采用的本构关系混凝土的本构关系为单轴应力-应变关系。

预应力钢筋本构模型采用双线性随动强化（BKIN），其包括弹性斜率和塑性斜率。

2.3 混凝土建模混凝土模型采用了自上而下和自下而上两种建模方式相结合的办法来进行创建。

2.4 普通钢筋和无粘结预应力筋的建模为方便建模和计算，无粘结预应力钢筋采用单独实体建模，用SOLID65自带的自定义配筋方式为普通钢筋和箍筋进行弥散式配筋。

2.5 混凝土与预应力钢筋间关系的建立混凝土和预应力钢筋之间关系采用双弹簧单元来模拟，把预应力钢筋节点和与对应的最近的混凝土节点连接起来，分别设置成切向和法向的弹簧即双弹簧，耦合另一方向节点自由度。

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

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。

ANSYS混凝土收缩徐变

共享知识分享快乐ANSYS和MIDAS混凝土徐变模拟比较简述：本文主要对比ANSYS和MIDAS这两种有限元软件在模拟混凝土收缩徐变上的差异，包括计算精度、计算方式、计算时间等方面。

计算模型为10m长的C50方形柱顶施加1kN1m1m。

的集中力，柱截面为1.混凝土徐变混凝土徐变是混凝土结构在长期荷载作用下随着时间的增长混凝土中产生的应变变化目前尚未对混凝土徐变有比较统一的说法，在此不去讨论具体有何说法，关键在于理解混凝土徐变与应力是有关系的。

而通常我们计算结构时大部分是按照线性徐变处理的。

2.混凝土徐变本构关系2.1老化理论本构关系即=1)(至根据迪辛格尔法可知徐变函数可定义为在t时刻作用于混凝土的单位应力t00的第一种定义，则可表示为：时刻ｔ所产生的总应变。

如采用徐变系数如采用第二种定义，则可表示为：3.ANSYS立柱计算模型由于ANSYS并没有专门板块来混凝土徐变模拟，故而需要借助金属蠕变的计算机理来等效模拟混凝土徐变效应。

ANSYS提供两种方法计算徐变：显式计算和隐式计算。

显式计算需要细分较多的时间步长，计算时间长；隐式计算计算精度高，计算时间短。

但是在实践中也发现，涉及到单元生死情况时，隐式计算可能出现异常现象。

下面将会对这两种方法进行详细的比较。

3.1ANSYS显式计算显式计算对时间步长是有要求的，尤其是在徐变系数曲线变化剧烈的时间段需要细分子步以减小误差和帮助收敛。

因而，时间步长的划分方式、时间点的数目对计算结果都会有较大的影响。

（1）等间距时间步长和对数时间步长假设混凝土的龄期是7天，徐变变化速率为0.005，考虑收缩徐变10年（3650天），若3650天时刻的徐变系数为1，那么按照等间距时间步长划分，则时间步长间距，（3650-7）页眉内容．共享知识分享快乐/500=7.286。

按照对数时间步长划分，若采用30个数据点，具体数据如下所示。

表1 对数时间步长数据表（2）徐变变化速率徐变变化速率影响着徐变变化曲线的陡缓，将会对不同徐变变化速率值进行比较：0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010。

ansys 钢筋混凝土建模

ansys 钢筋混凝土建模Ansys 钢筋混凝土建模在现代工程领域中，钢筋混凝土结构的应用极为广泛，从高楼大厦到桥梁隧道，从水利设施到工业厂房，无一不见其身影。

为了确保这些结构的安全性、可靠性和经济性，对其进行准确的力学分析至关重要。

Ansys 作为一款功能强大的有限元分析软件，为钢筋混凝土建模提供了高效且精确的解决方案。

钢筋混凝土是一种由钢筋和混凝土两种材料共同作用的复合材料。

混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度较低；而钢筋则具有良好的抗拉性能。

在实际结构中，两者协同工作，共同承受外力。

因此，在Ansys 中进行钢筋混凝土建模时，需要准确地模拟这两种材料的特性以及它们之间的相互作用。

首先，我们来谈谈混凝土的建模。

在 Ansys 中，混凝土通常可以采用实体单元进行模拟。

对于混凝土的本构关系，我们可以选择合适的模型，如经典的混凝土损伤塑性模型（Concrete Damaged Plasticity Model）。

这个模型能够较好地考虑混凝土在受压和受拉时的非线性行为，包括混凝土的开裂、压碎等现象。

在定义混凝土的材料参数时，需要输入诸如弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度等参数。

这些参数的准确取值对于模型的准确性至关重要。

一般来说，可以通过实验测试或者参考相关的规范和标准来获取这些参数。

接下来是钢筋的建模。

钢筋在 Ansys 中有多种建模方法，常见的有两种：一种是使用杆单元（Link Element）来模拟钢筋，另一种是将钢筋嵌入到混凝土实体单元中（Embedded Element）。

使用杆单元模拟钢筋时，需要定义钢筋的截面积、弹性模量、屈服强度等参数。

这种方法计算效率较高，但对于钢筋与混凝土之间的粘结滑移行为模拟不够精确。

将钢筋嵌入到混凝土实体单元中的方法能够更准确地考虑钢筋与混凝土之间的相互作用，但计算量相对较大。

在这种方法中，需要确保钢筋单元与混凝土单元之间的节点协调。

在钢筋混凝土建模中，还需要考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移。

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软件中钢筋混凝土单元SOLID65的应用

建筑工程ＡＮＳＹＳ软件中钢筋混凝土单元ＳＯＬＩＤ６５的应用朱红涛（石河子建筑规划设计研究院，新疆石河子８３２０００）ＡＮＳＹＳ作为一个大型通用有限元软件，能够进行结构、热、流体、电磁以及声学等学科的研究，已经成为土木建筑行业ＣＡＥ仿真分析软件的主流。

在钢结构和钢筋混凝土房屋建筑、体育场馆、桥梁、大坝、隧道以及地下建筑物等工程中得到广泛的应用，通过它可以对这些结构在各种外荷载条件下的受力、变形、稳定性及各种动力特性做出全面分析。

混凝土在整个结构工程领域起着重要作用。

因此，用有限元软件实现对混凝土结构的力学行为模拟是非常有意义的。

ＳＯＬＩＤ６５是ＡＮＳＹＳ专为混凝土这种抗压能力大于抗拉能力的非均匀材料开发的非线性单元。

它可以模拟混凝土中的加强钢筋以及材料的拉裂和压碎现象。

结合一实际算例探讨ＳＯＬＩＤ６５在进行混凝土结构问题分析过程中的应用。

１ＳＯＬＩＤ６５单元ＳＯＬＩＤ６５是在三维８节点等参元ＳＯＬＩＤ４５的基础上，增加了针对混凝土的材性参数（三维强度准则）和由弥散钢筋单元组成的整体式钢筋模型（见图１）。

它可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度、配筋率等参数，来考虑３个方向的加强钢筋。

图１ＳＯＬＩＤ６５单元示意图１．１材料本构模型１．１．１混凝土本构模型。

ＳＯＬＩＤ６５单元可以使用的本构关系有多线性等强硬化模型（ＭＩＳＯ）、多线性随动强化模型（ＭＩＫＮ）和Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ模型（Ｄ－Ｐ模型）。

在任一应力水平情况下，弹塑性应变增量和应力增量之间的关系近似地表示为线性关系：Δ｛σ｝＝［Ｄ］Δ｛ε｝。

１．１．２钢筋本构模型。

钢筋作为一种金属材料，一般采用双线性随动强化模型（ＢＩＫＮ），应力应变关系如下：εｓ!εｙ，σｓ＝Ｅｓεｓ，εｓ＞εｙ，σｓ＝ｆｙ。

１．２ＳＯＬＩＤ６５单元的材料属性。

混凝土作为一种非均质材料，影响其力学特性的因素很多，在实验中表现为它的力学性能具有很大的变异性。

关于ANSYSY中钢筋混凝土模型建立的探讨

关于ANSYSY中钢筋混凝土模型建立的探讨摘要：本文主要以ansys ls-dyna进行钢筋混凝土数值模拟过程中，模型的建立与选择中时常遇到的各种问题进行探讨。

包括SolidWorks软件及hypermesh软件的联合应用及仿真模拟。

尽可能的减少繁琐的步骤，更快更精准的模拟出结果关键词：ansys ls-dyna；SolidWorks；hypermesh；仿真模拟1.钢筋混凝土模型建立的概况在我们日常用ANSYS进行数值模拟时，经常会遇到钢筋混凝土结构。

要满足工程实际情况，更加真实地反映真实地工效果。

就需要我们正确的建立钢筋混凝土模型，这是关键的第一步。

2.SolidWorksSolidWorks是建立钢筋混凝土模型的最简单的三维模型建立的工具。

当我们进行复杂模型的建立时，ansys自带的建模界面并不符合国人的建模习惯，也不简便，而SolidWorks的中文界面和强大的建模程序，可以大大降低工作量节省很多的时间。

并且，导入ansys中后可以完美结合。

并不会出现什么错误。

3.Hypermesh当我们用ANSYS软件进行网格划分时，会出现各种小问题，对于复杂模型特别是钢筋混凝土模型划分是十分不利的。

Hypermesh软件的强大的划分网格的功能就可以弥补这个缺陷。

4.三个软件的联合应用我们首先用SolidWorks软件进行钢筋混凝土模型的建立，然后倒入hypermesh中进行网格划分及材料模型定义，边界条件的设立，荷载的施加等等。

最后导入ansys ls-dyna求解器进行求解。

这三者的联合使用是目前最方便快捷的方法。

ANSYS分析流程图5.钢筋混凝土结构有限元模型根据钢筋的处理方法，钢筋混凝土有限元模型主要分为三种类型，即分离，整体和组合模型。

5.1分离模型分离的模型将混凝土和钢筋视为不同的单位，即将混凝土和钢筋分为足够小的单位，并分别求解两者的刚度矩阵。

作为细长材料，通常可以忽略横向剪切强度并将其视为线性元素。

ANSYS本构关系

于二维和三维结构分析，后者对杆系结构分析比较适用。裂缝的处理
方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型，后者目前尚处
研究之中，主要应用的是前两种。离散裂缝模型和分布裂缝模型各有
特点，可根据不同的分析目的选择使用。随着计算速度和网格自动划
分的快速实现，离散裂缝模型又有被推广使用的趋势。
就ANSYS而言，可以考虑分离式模型（solid65+link8，认为混
资料仅供参考
在混凝土到达其屈服面之前，SOLID65单元可以具有线弹性属性、多线性弹性或者是其他的塑性特性。本构关系有等强硬化模型、随动硬化模型和Drucker-Prager模型。但如果超出了混凝土的屈服面，则将丧失混凝土屈服性能。通过路径MainMenu>Preprocessor>Material Props>Material Models
资料仅供参考
资料仅供参考
资料仅供参考
资料仅供参考
ANSYS中混凝土本构关系
一、关于模型
资料仅供参考
钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种，即分
离式、分布式和组合式模型。考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移，
则采用引入粘结单元的分离式模型；假定混凝土和钢筋粘结很好，不
考虑二者之间的滑移，则三种模型都可以；分离式和分布式模型适用
（4）多线性等向强化资（料仅供参M考 ISO）使用多线性来表示使用Von Mises屈服准则
的等向强化的应力－应变曲线，它适用于比例加载的情况和大应变分析。需要输入最多100个应力－应变曲线，最多可以定义20条不同温度下的曲线。其材料特性的定义步骤如下： 1.定义弹性模量 2.定义MISO数据表 3.为输入的应力－应变数据指定温度值 4.输入应力－应变数据 5.画材料的应力－应变曲线与MKIN 数据表不同的是，MISO的数据表对不同的温度可以有不同的应变值，因此，每条温度曲线有它自己的输入表。

ANSYS中混凝土的计算问题本构模型

ANSYS中混凝土的计算问题最近做了点计算分析，结合各论坛关于这方面的讨论，就一些问题探讨如下，不当之处敬请指正。

一、关于模型钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种，即分离式、分布式和组合式模型。

考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移，则采用引入粘结单元的分离式模型；假定混凝土和钢筋粘结很好，不考虑二者之间的滑移，则三种模型都可以；分离式和分布式模型适用于二维和三维结构分析，后者对杆系结构分析比较适用。

裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型，后者目前尚处研究之中，主要应用的是前两种。

离散裂缝模型和分布裂缝模型各有特点，可根据不同的分析目的选择使用。

随着计算速度和网格自动划分的快速实现，离散裂缝模型又有被推广使用的趋势。

就ANSYS而言，她可以考虑分离式模型(solid65+link8，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，比较困难！)，也可采用分布式模型(带筋的solid65)。

而其裂缝的处理方式则为分布裂缝模型。

二、关于本构关系混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它力学理论等四类，其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系，其中不乏实用者。

混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型，或借用古典强度理论或基于试验结果等，各个破坏准则的表达方式和繁简程度各异，适用范围和计算精度差别也比较大，给使用带来了一定的困难。

就ANSYS而言，其问题比较复杂些。

1 ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的？采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failure criterion)，而非屈服准则(yi eld criterion)。

W-W破坏准则是用于检查混凝土开裂和压碎用的，而混凝土的塑性可以另外考虑（当然是在开裂和压碎之前）。

理论上破坏准则(failure criterion)和屈服准则(y ield criterion)是不同的，例如在高静水压力下会发生相当的塑性变形，表现为屈服，但没有破坏。

预应力混凝土的ANSYS分析计算

1 工程概况
某银行服务楼为框架结构五层 ,整板基础。由于相邻基坑开挖较深 ,距离较近 ,在基坑开挖过程中 ,房屋即处于不稳定状态 , 开始向基坑一侧倾斜。至基坑回填后 ,沉降趋于稳定。由于房屋是整板基础且房屋整体刚度较好 ,所以房屋虽然出现较大的倾斜但内部梁、墙均无裂缝。据房屋安全鉴定处的报告 ,服务楼最大倾斜量为 143 mm ,倾斜率为 9. 5 ‰,已超出《危险房屋鉴定标准》中 7 ‰的规定值 ;且该地段人流量大 ,需及时进行纠偏加固处理。
山西建筑第 20
32 卷 06年
第 23 1 2
期月
SHANXI
ARCHI
T EC
TU
R
E
Vol . Dec.
32 No . 23 2006
·69 ·
文章编号 :100926825 (2006) 2320069202
预应力混凝土的 ANSYS 分析计算
史庆轩 (19632 ) ,男 ,博导 ,西安建筑科技大学土木工程学院 ,陕西西安 710055 郝家欢 (19832 ) ,女 ,西安建筑科技大学土木工程学院硕士研究生 ,陕西西安 710055
·70 ·
山西建筑第
20
32 卷 06年
第 23 1 2
期月
SHANXI
中图分类号 : TU378
文献标识码 :A
1 预应力混凝土的概念特点
钢筋混凝土是将混凝土和钢筋简单的结合在一起 ,并且任它们自行地共同工作 ,而预应力混凝土是将高强度钢筋和高强度混凝土“能动”地结合在一起。这种结合是靠张拉预应力筋并将其
锚固于混凝土 ,使混凝土受压来实现的。
2 ANSYS 模拟预应力混凝土

2-非线性本构关系【ANSYS非线性分析】

第二章材料本构关系§2.1本构关系的概念本构关系：应力与应变关系或内力与变形关系结构的力学分析，必须满足三类基本方程:（1）力学平衡方程:结构的整体或局部、静力荷载或动力荷载作用下的分析、精确分析或近似分析都必须满足；（2）变形协调方程:根据结构的变形特点、边界条件和计算精度等，可精确地或近似地满足；（3）本构关系:是连接平衡方程和变形协调方程的纽带，具体表达形式有：材料的应力-应变关系，截面的弯矩-曲率关系，轴力-变形（伸长、缩短）关系，扭矩-转角关系，等等。

所有结构（不同材料、不同结构形式和体系）的力学平衡方程和变形协调方程原则上相同、数学形式相近，但本构关系差别很大。

有弹性、弹塑性、与时间相关的粘弹性、粘塑性，与温度相关的热弹性、热塑性，考虑材料损伤的本构关系，考虑环境对材料耐久性影响的本构关系，等等。

正确、合理的本构关系是可靠的分析结果的必要条件。

混凝土结构非线性分析的复杂性在于：钢筋混凝土---复杂的本构关系：有限元法---结构非线性分析的工具：非线性全过程分析---解决目前结构分析与结构设计理论矛盾的途径：§2.2 一般材料本构关系分类1．线弹性(a) 线性本构关系； (b) 非线性弹性本构关系图2-1 线弹性与非线性弹性本构关系比较在加载、卸载中，应力与应变呈线性关系：}]{[}{εσD = （图2-1a ）适用于混凝土开裂前的应力-应变关系。

2．非线性弹性在加载、卸载中，应力与应变呈非线性弹性关系。

即应力与应变有一一对应关系，卸载沿加载路径返回，没有残余变形（图2-1b ）。

}{)]([}{εεσD = 或 }{)]([}{εσσD =适用于单调加载情况结构力学性能的模拟分析。

3．弹塑性图2 – 2 弹塑性本构关系(a)典型弹塑性；(b)理想弹塑性；(c)线性强化；(d)刚塑性典型的钢筋拉伸应力、应变曲线（图2-2（a ））包含弹性阶段（OA ）、流动阶段（AB ）及硬化阶段（BC ）。

基于ANSYS考虑损伤的混凝土本构模型二次开发算法研究

基于ANSYS考虑损伤的混凝土本构模型二次开发算法研究
在对混凝土结构进行非线性有限元分析时,必须考虑其复杂的受力特性,因此,混凝土本构关系模型对于钢筋混凝土结构的非线性分析影响重大。

目前常用的有限元软件均已将混凝土本构模型嵌入其中,但对其有限元程序的研究仍有待深入。

Drucker-Prager模型广泛应用于混凝土、岩石等材料。

因此,基于ANSYS二次开发,对Drucker-Prager本构模型算法及程序进行研究具有重要意义。

本文主要工作如下:(1)研究混凝土D-P本构关系模型的算法,并利用FORTRAN语言编写混凝土D-P本构模型程序,对其算法进行实现,并利用混凝土立方体模型的应力分析验证该程序的正确性,与ANSYS自带D-P模型计算结果进行对比分析,验证该程序的有效性。

(2)考虑混凝土材料的损伤,对损伤状态下混凝土D-P本构模型算法进行研究,利用FORTRAN语言编写考虑损伤后混凝土D-P本构模型程序,并利用剪力墙构件模型的应力分析验证该程序的正确性。

(3)对ANSYS二次开发实现平台进行研究,将ANSYS15.0与Microsoft Visual Studio 2010以及Intel Visual Fortran Composer 2011相匹配,并设置环境变量,通过编译连接对本文程序进行实现。

本文研究表明,对混凝土D-P本构模型算法进行研究,并基于ANSYS二次开发对程序进行实现,将有限元分析软件应用到结构工程实际当中具有重要的现实意义。

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。