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。

不考虑混凝土与钢筋之间的相对滑移

4、迭代方法和收敛标准。

使用修正的Newton-Raphson迭代方法进行求解。收敛标准采用位移来控制（cnvtol,u,,0.05,0,），将toler选项改成0.05来加速收敛。计算时，程序将连续进行平衡迭代直到满足收敛准则，或者直到允许平衡迭代最大次数50次时停止迭代（neqit,50）。

5、画出解题的流程图

选定相关的参数

选择合适的单元来模拟混凝土、钢筋、垫板

定义混凝土单元和钢筋单元及垫板的材料参数

建立几何模型

进行网格尺寸指定并赋予材料属性

转换几何模型为有限元模型

施加荷载和边界条件

选择求解方法和屈服准则进行求解

进行后处理得到图形和数据

6、给出梁的应力云图、梁逐级加载的开裂图梁的应力云图

Sub=15

Sub=16

Sub=17 Sub=18

钢筋应力云图Sub=15

Sub=19

梁逐级加载的开裂图（第16子步开始开裂）Sub=16

Sub=17

Sub=18

Sub=19

7、梁的荷载－跨中挠度曲线

8、ansys命令流

finish

/clear

/filname,beam

参数输入

/prep7

pi=3.1415926

l=3100 !梁纵向长度

lp=1000 !荷载间距

w=200 !梁宽度

h=300 !梁深度

p=25 !保护层厚度

r_ps=4 !压筋半径

a_ps=0.25*pi*r_ps**2

r_ts=9 !拉筋半径

a_ts=0.25*pi*r_ts**2

r_gs=4 !箍筋半径

a_gs=0.25*pi*r_gs**2

fy=350e6 !钢筋屈服强度/mpa q=1e6 !均布载荷/mpa

e0=2e9 !钢筋强化系数

ex_c=30e9 !混凝土杨氏模量prxy_c=0.2 !混凝土泊松比

ex_ts=200e9 !拉筋杨氏模量

prxy_ts=0.27 !拉筋泊松比

ex_gs=210e9 !箍筋杨氏模量prxy_sp=0.27 !箍筋泊松比ex_sp=210e15 !垫板杨氏模量prxy_sp=0.48 !垫板泊松比

选择单元类型

et,1,solid65,,,,,,,1

keyopt,1,7,1

et,2,link180

定义混凝土材料特性mp,ex,1,ex_c

mp,prxy,1,prxy_c

tb,miso,1,,8

tbpt,,0.0001,3e6

tbpt,,0.0005,10.1907e6

tbpt,,0.001,15.8935e6

tbpt,,0.0015,19.1027e6

tbpt,,0.002,20.1e6

!tbpt,,0.0025,19.3067e6

!tbpt,,0.003,17.4327e6

!tbpt,,0.0033,16.08e6

tb,concr,1

tbdata,,0.5,0.95,1.43e6,-1

定义钢筋材料特性mp,ex,2,ex_ts

mp,prxy,2,prxy_ts

tb,kinh,2,1,3

tbpt,,fy/ex_ts,fy

tbpt,,fy/ex_ts+0.1,350e6+e0*0.1

tbpt,,fy/ex_ts+0.1001,1000

mp,ex,3,ex_gs

mp,prxy,3,prxy_gs

tb,bkin,3,1,2,1

tbdata,,fy,E0

定义垫板材料特性mp,ex,4,ex_sp

mp,prxy,4,prxy_sb

定义实常数

r,1,

r,2,a_ts

r,3,a_gs

r,4,a_ps

建立几何模型

blc4,,,l,h,w

block,100,200,0,-h/10,0,w

block,l-200,l-100,0,-h/10,0,w

vglue,all

wpoffs,,,(p+r_ts/2)

vsbw,all

wpcsys,-1

wpoffs,,,w-(p+r_ts/2)

vsbw,all

wpcsys,-1

切出箍筋位置wprota,,,90

*do,i,1,11

wpoffs,,,100