ANSYS本构关系
本构关系
④其它力学理论类模型。 (非弹性模型) 各类本构模型的理论基础、观点和方法迥异，表达形式多样， 简繁相差悬殊，适用范围和计算结果的差别大。很难确认一个 通用的混凝土本构模型，只能根据结构的特点、应力范围和精 度要求等加以适当选择。至今，实际工程中应用最明和使用方便的非线弹性 类本构模型。
1、各向同性本构模型
结构中的任何一点，共有6个独立的应力分量： 即正应力σ11、 σ22 、 σ33 剪应力τ12=τ21、 τ23=τ32 、 τ31=τ13 。 相应地也有6个应变分量： 为正应变ε11、 ε22 、 ε33 剪应变γ12=γ21、 γ23=γ32 、 γ31=γ13 假设材料的各方向同性、有相等的弹性常数，即可建立正应 力-正应变和剪应力-剪应变之间的关系如下：
所以，钢筋混凝土非线性本构关系的内容非常丰富，试验和 理论研究也有一定难度。经过各国研究人员的多年努力，本构 关系的研究已在宽广的领域内取得了大量成果，其中比较重要 和常用的本构关系有： ◆混凝土的单轴受压和受拉应力-应变关系；
◆混凝土的多轴强度（破坏准则）和应力-应变关系；
◆多种环境和受力条件下的混凝土应力-应变关系，包括受压 卸载和再加载，压拉反复加卸载，多次重复荷载（疲劳）， 快速（毫秒或微秒级）加载和变形，高温（＞l00oC）和低温 ＜0oC）状况下的加卸载，……；
4.8.2非线性分析中的各种本构关系
结构分析时，无论采用解析法和有限元法都要将整体结构离 散化、分解成各种计算单元。例如二、三维结构的解析法取为 二维或三维应力状态的点（微体），有限元法取为形状和尺寸 不同的块体；杆系结构可取为各杆件的截面、或其一段、或全 长；结构整体分析可取其局部，如高层建筑的一层作为基本计 算单元。因此，本构关系可建立在结构的不同层次和分析尺度 上．当然最基本的是材料一点的应力-应变关系，由此决定或推 导其他各种本构关系。 各种计算单元的本构关系一般是以标准条件下，即常温下短 时一次加载试验的测定值为基础确定的。当结构的环境和受力 条件有变化时，如反复加卸载、动载、荷载长期作用或高速冲 击作用、高温或低温状况、……等，混凝土的性能和本构关系随 之有不同程度的变化、必须进行相应修正，甚至重新建立专门 的本构关系。
workbench建立橡胶的超弹性和粘弹性本构模型
10分钟教你Ansys workbench建立橡胶的超弹性和粘弹性本构模型Ansys workbench橡胶-聚合物-天然橡胶-硅橡胶-聚氨酯等粘弹性本构模型的建立需要具体指导可以重要截图如下：补充：ANSYS 粘弹性材料1.1ANSYS 中表征粘弹性属性问题粘弹性材料的应力响应包括弹性部分和粘性部分，在载荷作用下弹性部分是即时响应的，而粘性部分需要经过一段时间才能表现出来。
一般的，应力函数是由积分形式给出的，在小应变理论下，各向同性的粘弹性本构方程可以写成如下形式：()()002t t de d G t d I K t d d d σττττττ∆=-+-⎰⎰(1)其中σ＝Cauchy 应力()G t ＝为剪切松弛核函数()K t ＝为体积松弛核函数e ＝为应变偏量部分（剪切变形）∆＝为应变体积部分（体积变形）t ＝当前时间τ＝过去时间I ＝为单位张量。
该式是根据松弛条件本构方程(1)，通过将一点的应变分解为应变球张量（体积变形）和应变斜张量（剪切变形）两部分，推导而得的。
这里不再敖述，可参考相关文献等。
ANSYS 中描述粘弹性积分核函数()G t 和()K t 参数表示方式主要有两种，一种是广义Maxwell 单元（VISCO88和VISCO89）所采用的Maxwell 形式，一种是结构单元所采用的Prony 级数形式。
实际上，这两种表示方式是一致的，只是具体数学表达式有一点点不同。
1.2Prony 级数形式用Prony 级数表示粘弹性属性的基本形式为：()1exp G n i G i i t G t G G τ∞=⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑(2)()1exp K n i K i i t K t K K τ∞=⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑(3)其中，G ∞和i G 是剪切模量，K ∞和i K 是体积模量，G i τ和K i τ是各Prony 级数分量的松弛时间(Relative time)。
再定义下面相对模量(Relative modulus)0G i i G G α=(4)0K i i K K α=(5)其中，0G ，0K 分别为粘弹性材质的瞬态模量，并定义式如下：()010G n i i G G t G G ∞====+∑(6)()010Kn i i K K t K K ∞====+∑(7)在ANSYS 中，Prony 级数的阶数G n 和K n 可以不必相同，当然其中的松弛时间G i τ和K i τ也不必相同。
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复合材料结构分析操作指导书---副本
第四章复合材料计算实例在有了前几章知识做铺垫，这一章我们来学习两个复合材料分析的例子，加深复合材料分析的理解，也希望读者能从中收获一些经验。
在这里将第二章的流程图再次拿出来，进一步熟悉ANSYS有限元分析的基本过程。
图7 Ansys 结构分析流程图4.1 层合板受压分析4.1.1 问题描述层合板指的是仅仅由FRP层叠而成的复合板材，中间不包含芯材，板材的性能不仅与纤维的弹性模量、剪切模量有关，还与纤维的铺层方向有着密切关系。
本例中的板材有4层厚度为0.025m的单元板复合而成，单元板的铺层方向为0°、90°、90°、0°，见图13所示。
单元板的材料属性见表4.1。
表 4.1 单元板材料属性EX/MP EY/MP EZ/MP GXY/MP GYZ/MP GXZ/MP PRXY PRYZ PRXZ12.5 300 300 50 20 50 0.25 0.25 0.01图13 复合材料板4.1.2 求解步骤根据问题描述，所要分析的问题为壳体结构的复合材料板，可以采用SOLID46单元建立3D有限元模型进行分析。
结合图7的一般步骤进行分析。
步骤一：选取单元类型，设置单元实常数⑴、在开始一个新分析前，需要指定文件保存路径和文件名。
文件保存路径GUI：【Utility Menu】|【File】|【Change Directory】见图14指定新的文件名GUI：【Utility Menu】|【File】|【Change Jobname】见图15所示图14 指定文件保存路径图15 修改文件名⑵、选取单元类型1）选取单元类型的GUI操作：【Main Menu】|【Preprocessor】|【Element Type】|【Add/Edit/Delete】，执行后弹出Element Types对话框。
2）在Element Types对话框点击Add定义新的单元类型，弹出“Library of Element Types”对话框，见图16所示，按图中所示选择，单元类型参考号输入框中输入数字1。
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中混凝土的计算问题
发信人: rubors (宝马), 信区: FEA标题: 混凝土单元的应用（solid65）[转载]发信站: 同舟共济站(2002年09月08日17:16:34 星期天), 站内信件ANSYS中混凝土的计算问题【精华】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(yield criterion)。
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 hydrostatic stress （流体静应力）的影响。
在程序中，需要输入cohesion, angle of internal friction，(one more for ANSYS is the angle of dilatancy)。
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user manuals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. the confinement）全部在Drucker-Prager 中考虑进去。
至于两种材料的界面，日本的 Hanbin Ge曾用link element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（contact analysis）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。
ANSYS结构分析基本原理
ANSYS结构分析基本原理1 应力-应变关系本文将介绍结构分析中材料线性理论，在后续再介绍材料非线性的理论。
在线弹性理论中应力-应变关系：(1) 其中：{σ}：应力分量，即在ANSYS软件里以S代替σ形式出现。
[D]：弹性矩阵或弹性刚度矩阵或应力-应变矩阵。
利用(14)～(19)给出了其具体表达式。
(4)给出了其逆矩阵的表达式。
通过给出完整的[D]可以定义少数的各向异性单元。
在ANSYS 中利用命令：TB,ANEL来输入具体数值。
：弹性应变矢量。
在ANSY中以EPEL形式输出。
{ε}：总的应变矢量，即{εth}：热应变矢量，(3)给出了其定义式，在ANSYS中以EPTH形式给出。
注意：{εel}：是由应力引起的应变。
软件中的剪切应变( εxy、εyz和εxz)是工程应变，他们是拉伸应变的两倍。
ε通常用来表示拉伸应变，但为了简化输出而采用此表示。
将在材料的非线性分析中说明总应变的分量，以EPTO形式输出。
图1 单元的应力矢量图如图1给出了单元应力矢量图。
ANSYS程序中规定正应力和正应变拉伸是为正，压缩时为负。
(1)式还可以被写作以下形式：(2)三维情况下，热应变矢量为：(3) 其中：：方向的正割热膨胀系数。
ΔT=T-T refT：问题中节点当前温度。
T ref：参考温度也就是应变自由时的温度。
用TREF或MP命令输入。
柔度矩阵的定义：(4) 其中：E x: 方向上的杨氏模量，在MP命令中用EX输入。
v xy:主泊松比，在MP命令中用PRXY输入。
v yx:次泊松比，在MP命令中用NUXY输入。
G xy: 平面上的剪切模量，在MP命令中用GXY输入。
此外，[D]-1是对称矩阵，因此(5)(6)(7)由(5)～(7)，可知νxy、νyz、νxz、νyx、νzy和νzx是不独立的，因此程序中必须输入νxy、νyz和νxz(以PRXY, PRYZ, and PRXZ标记输入)或νyx、νzy和νzx(以NUXY, NUYZ, and NUXZ标记输入)。
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
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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。
ANSYS_LSDYNA
LS-DYNA 程序采用动力松弛技术，可以进行动力分析前的预应力计算或者进行静力分析。
LS-DYNA3D 程序的算法基础： （1）控制方程1.动量方程：i i j j x f ..,i ρρσ=+ij σ为柯西应力 i f 为单位质量体积力 ..x 为加速度2.质量守恒：0ρρJ =ρ为当前质量密度 0ρ为初始质量密度 J 为体积变化率3.能量方程V )(VS E ij ij q p +-=。
ε………………………………………………………….(2.5)用于状态方程计算 和 总的能量平衡。
式中，V 为现时构形的体积；ij 。
ε为应变率张量；q 为体积粘性阻力 偏应力ij ij ij q p S σσ)(++= 压力q p kk --=σ31力分量的边界值就等于对应的面力分量，如下式表示）)(t t n i j ij =σ在1S 面力边界上式中：j n ，j=1,2,3为现时构形边界1S 的外法线方向余弦；i t ，i=1,2,3为面力载荷b.位移边界条件（在位移边界问题中，物体在全部或部分边界u s 上的位移分量都是已知函数，即在边界上有：)()(s u u s = )()(s v v s = )()(s w w s =，其中s u )(、s v )(、s w )(是位移函数在边界上的值，)(s u 、)(s v 、)(s w 表示边界上的已知位移分量，例如对于完全固定边界0===w v u ，有0)(=s u ，0)(=s v ，0)(=s w ）)(),(t K t X x i j i =在2S 位移边界上式中，)(t K i ，i=1,2,3是给定位移函数 c.滑动接触面间断处的跳跃条件单元内某一点的自然坐标表示成e x N t x }]{[)},,,({=ςηξ式中，单元内任意点在t 时刻的坐标矢量Tt x )},,,({ςηξ=[1x 2x 3x ]单元节点坐标矢量],,,...,,[}{838281131211x x x x x x x eT =插值矩阵2438181810 (0000) (0000)...00)],,([⨯⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=φφφφφφςηξNLS-DYNA3D 程序将单元质量矩阵⎰=mV TNdV N m ρ的同一行矩阵元素都合并到对角元素项，形成集中质量矩阵。
ansys_非线性材料的定义
在使用经典的双线性随动强化时，可以分下面三步来定义材料特性。 • 1、 定义弹性模量 • 2、 激活双线性随动强化选项 • 3、 使用数据表来定义非线性特性
• 双线性等向强化（BIS0），也是使用双线性 来表示应力－应变曲线，在此选项中，等 向强化的Von Mises 屈服准则被使用，这个 选项一般用于初始各向同性材料的大应变 问题。需要输入的常数与BKIN选项相同。
• 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。
•
TBTEMP，20
•
TBDATA，，300E6，370E6，380E6
•
TBTEMP，100
•
TBDATA，，250E6，310E6，330E6
• 多线性等向强化（MISO）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。
屈服准则规定材料开始塑性变形的应力状态， 它是应力状态的单值度量(标量)，以便与单轴状态 比较，ANSYS主要使用Von.Mises屈服准则和Hill屈 服准则。
• Mises屈服准则(也称八面体剪应力或变形能准则)
可写为:
c y 0
式中， c为等效应力; y为屈服应力。
ANSYS 钢筋混凝土建模
ANSYS 钢筋混凝土建模一、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(******************.cn)。
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。
暗支撑剪力墙数值模型看过很多的资料，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。
LINK8+SOLID65的问题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中典型的非线性材料模型
ANSYS中典型的非线性材料模型：双线性随动强化（BKIN）双线性等向强化（BISO）多线性随动强化（MKIN）多线性等向强化（MISO）双线性随动强化（Bilinear Kinematic Hardening Plasticity）、双线性等向强化（Bilinear Isotropic Hardening Plasticity）均属于双线性模型。
双线性模型通过两个直线段来模拟弹塑性材料的本构关系，即认为材料在屈服以前应力—应变关系按照弹性模量成比例变化，屈服以后，按比弹性模量小的另一个模量（切线模量）变化。
模型有两个斜率：弹性斜率和塑性斜率。
对于服从Mises屈服准则，初始为各向同性材料的小应变非线性问题，一般采用双线性随动强化模型，这种材料包括大多数的金属材料。
而对于初始各向同性材料的大应变问题则采用等向强化模型。
需要输入的常数是屈服应力s y和切向斜率ET。
（理想弹塑性材料ET＝0）多线性随动强化（Multilinear Kinematic Hardening Plasticity）、多线性等向强化（Multilinear Isotropic Hardening Plasticity）属于多线性模型。
多线性模型与双线性模型类似，只是使用多条直线段来表示模拟弹塑性材料的本构关系，即认为材料在屈服以前应力—应变关系按照弹性模量成比例变化，屈服以后，则按照其位置不同，以不同的、小于弹性模量的另一个模量变化。
例1：MP，EX，1，30E6！定义第1类材料的弹性模量EX＝30E6MP，NUXY，1，0.3！定义第1类材料的泊松比为NUXY＝0.3TB，BKIN，1！激活数据表，应用经典双线性随动强化准则，并为第1类材料指定1个参考温度。
TBTEMP，70！在数据表中为输入的应力—应变数据指定参考温度值TEMP＝70TBDATA，1，36000，0！在数据表中从第1个空格开始填入数据，屈服应力36000，塑性斜率0 （红色为塑性选项）例2：定义双线性随动强化模型的标准过程MPTEMP，1，0，500！定义杨氏弹性模量对应的温度MPDATA，EX，1，，12E6！定义杨氏模量的取值MPDATA，EX，1，，8E6TB，BKIN，1，2！激活数据表，应用经典双线性随动强化准则，并为第1类材料指定2个参考温度。
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。
ANSYS本构关系
（2）双线性等向强化（BIS0） 也是使用双线性来表示应力－应变曲线，在此选 项中，等向强化的Von Mises 屈服准则被使用， 这个选项一般用于初始各向同性材料的大应变问 题。需要输入的常数与BKIN选项相同。 举例如下: MP,EX,1,200e9 MP,NUXY,1,0.25 MP,GXY,1,150e9 TB,BISO,1 TBDATA,1,300e6,2000e6
就ANSYS而言，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。
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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。 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。 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(yield 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(yield 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。而工程上又常将二者等同，其原因是工程结构不容许有 很大的塑性变形，且混凝土等材料的屈服点不够明确，但破坏点非常 明确。 定义tb,concr matnum后仅仅是定义了混凝土的破坏准则和缺省的本 构关系，即W—W破坏准则、混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应 变关系，而开裂和压碎后采用其给出的本构关系。但屈服准则尚可另 外定义，如tb,MKIN,则定义的屈服准则是Von Mises,流动法则、硬 化法则也就确定了。
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ANSYS中材料非线性
ANSYS的四种典型的非线性材料分析
介绍四种典型的非线性材料: 1.经典双线性随动强化 BKIN 2.双线性等向强化 BISO 3.多线性随动强化 MKIN 4.多线性等向强化 MISO
（1）经典的双线性随动强化（BKIN） 使用一个双线性来表示应力应变曲线，所以有两个斜
率，弹性斜率和塑性斜率，由于随动强化的Von mises屈 服准则被使用，所以包含有鲍辛格效应，此选项适用于遵 守Von Mises 屈服准则，初始为各向同性材料的小应变问 题，这包括大多数的金属。
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
ANSYS中混凝土本构关系
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。
（2）双线性等向强化（BIS0）
也是使用双线性来表示应力－应变曲线，在此选 项中，等向强化的Von Mises 屈服准则被使用， 这个选项一般用于初始各向同性材料的大应变问 题。需要输入的常数与BKIN选项相同。 举例如下: MP,EX,1,200e9 MP,NUXY,1,0.25 MP,GXY,1,150e9 TB,BISO,1
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SOLID65单元是专门为混凝土、 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加 强钢筋（或玻璃纤维，型钢等），以及材 料的拉裂和压溃现象。
• 与SOLID45的不同点：增加了针对于混凝 土的性能参数和组合式钢筋模型。 SOLID65单元最多可以定义3种不同的加固 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。
TBDATA,1,300e6,2000e6
（3）多线性随动强化（MKIN） 使用多线性来表示应力－应变曲线，模拟随动强化效
应，这个选项使用Von Mises 屈服准则，对使用双线性选 项（BKIN）不能足够表示应力－应变曲线的小应变分析 很有用。
需要的输入包括最多五个应力－应变数据点（用数据 表输入），可以定义五条不同温度下的曲线。 在使用多线性随动强化时，可以使用与BKIN相同的步骤 来定义材料特性，所不同的是在数据表中输入的常数不同， 举例如下: MPTEMP，，10，70 MPDATA，EX，3，，30ES，25ES TB，MK2N，3 TBTEMP，，STRA2N TBDATA，，0.01，0.05，0.1 TBTEMP，10 TBDATA，，30000，37000，38000 TBTEMP，70 TBDATA，，225000，31000，33000
就ANSYS而言，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
需要输入的常数是屈服应力和切向斜率，可以定义高 达六条不同温度下的曲线。 注意： 1.使用MP命令来定义弹性模量 2.弹性模量也可以是与温度相关的 3.切向斜率Et不可以是负数，也不能大于弹性模量 在使用经典的双线性随动强化时，可以分下面三步来定义 材料特性。 1.定义弹性模量 2.激活双线性随动强化选项 3.使用数据表来定义非线性特性