ANSYS混凝土收缩徐变
大体积混凝土温度徐变应力的ANSYS计算模块
连续过程划分为了一系列时段 ,然后在每一时段内按 ANSYS 静
态分析问题采用增量法进行求解 。这种静态分析相当于在瞬态
法分析中施加“阶跃”载荷[4 ] ,当时间段划分足够小时 ,稳态或瞬
态分析的结果差别应该很小 ,能够满足工程精度 。
温度徐变应力的计算流程见图 2 ,经过 ANSYS 温度弹性应
力计算模块处理后 ,再接驳应力松弛效应计算模块进行处理 ,得
τi =
1 2
(τi - 1 +τi)
(4)
这样 ,原来光滑的应变曲线 ε( t) 就被一条阶梯形变化的应变
曲线所代替 ,如图 1a) 中虚线所示 。应变 ε( t) 为应变增量Δεi 的 累积和 :
∑ ε( t) = Δεi
(5)
式 (5) 可以这样理解 :在中点龄期 τ1 ,τ2 , …,τi …发生了应变 增量Δε1 ,Δε2 , …,Δεi …,每一个应变增量在产生之后即保持不 变 ,应变ε( t) 是应变增量的累积和 。
梁炯丰 王俭宝 顾连胜
摘 要 :指出拱式转换层结构是一种新型转换层结构形式 ,通过算例分析比较 ,探讨了转换层设置位置对该结构动力特
性的影响 。结果表明 ,当转换层位置逐渐上移时 ,结构周期及振型仅有一些量的变化 。
关键词 :拱 ,转换层 ,动力特性
中图分类号 : TU311. 3
文献标识码 :A
0 引言
随着高层建筑的迅速发展和框支剪力墙结构体系的广泛应 用 ,为满足复杂建筑的需要 ,转换层位置的高度越来越高 ,一般设 在 3 层～6 层 ,有的工程设在 7 层～10 层 ,甚至更高 ,即高位转换 结构[123 ] 。这类结构的设计方法在现行《高层建筑混凝土结构技 术规程》中没有明确规定 ,主要原因是对高位转换层结构研究不 够深入 ,而工程师往往沿用底层框支剪力墙结构 (低位转换) 的设 计方法 (J GJ 322002) ,但是原有的设计方法是否满足高位转换结 构的需要 ,转换层的设置高度对框支剪力墙结构的抗震性能有何 影响 ,对侧向刚度和平面布置有何影响 ,在设计中应注意哪些问 题 ,这些都是工程设计人员迫切关注的 ,所以高位转换层结构设 计中有许多问题亟待解决 。而拱式转换层结构是新提出的一种 新型转换层结构形式[4 ] ,其转换层设置位置较高时对该种结构抗 震性能有何影响 ,急需进行研究并阐明 。
基于ANSYS二次开发的早龄期混凝土徐变应力计算
（ １）
ｓ＝ １
式中： 为混凝土的龄期； ｔ 为当前的时间； ) ＝ τ Ψｓ ( τ
Ｇ Ａ＋ Ｂ／ Ａ， Ｂ， Ｇ， ｒ 均为根据试验资料决定的常数； τ；
ｃｒｅｅｐ ， 编写蠕变本构关系来模拟混凝土的徐变， 但 受限于蠕变子程序的结构， 不能模拟混凝土的卸载。
ｎ＝ １， ２， ３． ． ． 。取 ３ 个相邻的时刻 ｔ ｎ －１ ， ｔｎ ， ｔ ｎ ＋１ ， 时间 ｔｎ － ｔ ｎ －１ ， ｔ ｎ ＋１ － ｔｎ ， 则徐变应变 步长为 Δ τ Δ τ ｎ ＝ ｎ＋ １ ＝
基于 ＡＮＳＹＳ 二次开发的早龄期混凝土徐变应力计算
郭浩洋 １ ， 戚 ㊀ 蓝２ ， 李少明３ ， 刘 ㊀ 勇２ ， 赵芳兴２
（ １． 中国电建集团 西北勘测设计研究院有限公司， 西安㊀７１００６５ ； ２． 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津㊀３０００７２ ； ３． 杭州市水利规划研究与科技推广中心， 杭州㊀３１００１６ ） 摘㊀ 要 ： 徐变是混凝土材料所具有的时变特性， 对早龄期混凝土的应力影响很大， 不可忽略， 然而工程界主流的通 用有限元程序不支持混凝土徐变的计算， 不利于工程应用。为此， 笔者通过对 ＡＮＳＹＳ 用户子程序 ｕｓｅｒｍａｔ 进行二 次开发， 编写了自定义的材料模型， 利用 ＡＮＳＹＳ 程序实现了混凝土弹性徐变方程的隐式解法。在此基础上， 通过 算例验证了该二次开发子程序的正确性， 并将其应用于实际工程， 通过对比， 采用弹性徐变方程隐式解法求得的计 算结果与实测值的变化规律相同， 数据也比较吻合， 误差范围一般在 ０． ３ Ｍ Ｐａ 以内， 证明该子程序具有较好的精 度， 可以推广应用于工程早龄期混凝土温度徐变应力的预测和计算。 关键词： 温度应力场； 早龄混凝土； 徐变； ＡＮＳＹＳ 二次开发； 隐式解法 中图分类号：ＴＶ３３１ ㊀㊀㊀文献标志码： Ａ㊀㊀㊀文章编号： １００１ － ５４８５ （ ２０１６ ） ０９ － ０１３８ － ０５
基于ANSYS的混凝土徐变效应仿真分析
如果不考虑混凝土弹性模量随时间的变化，实际结构的徐变应 变与弹性应变的比值 φ（ｔ，τ）（ 混凝土从 τ 至 ｔ 的时间间隔内
的徐变系数 ） 基本上为常数。如何在大型软件中引入可考虑徐
变的材料本构关系，如何考虑施工过程中混凝土结构应力历史 的影响，以及如何模拟材料弹性模量随时间的变化，是采用大
型有限元软件进行徐变分析的关键。 ２ ＡＮＳＹＳ 中的徐变分析方法
技术工程·TECHNOLOGY AND ENGINEERING
基于 ANSYS 的混凝土徐变效应仿真分析
田振生 （重庆交通大学）
摘要 ：针对 ANSYS 中不包含与中国现行规范相匹配的混凝土 由于徐变系数随时间不断变化，而 ＡＮＳＹＳ 当中我们采用随着
徐变计算功能的现实，基于混凝土徐变与金属蠕变类似的应力 时间变化，不断改变材料属性的方法进行徐变过程的模拟。 应变等效思想，提出在 ANSYS 中采用 Creep 准则模拟混凝土 ３ 工程实例验证
[3] 刘扬，陈海锋，李宇鹏等 . 基于 ANSYS 的桥梁结构收缩徐
（２．３）
变效应仿真计算 [J]. 交通科学与工程，2013，29（3）：19-22.
这里通过公式（２．３）可将理论计算的本构关系 Ｃ１ 这个参 作者简介：田振生，1992.11.01，民族：汉，籍贯：河南省，性别：
数导入 ＡＮＳＹＳ 之中进行计算分析。对于混凝土的徐变过程，
由迪辛格尔算法式可知 ：
的增长，跨中挠度随时间在发生变化，变化规律为位移总量始 终在增加，而曲线变化率却在逐渐减小，直至趋于零。
（２．１） 对于 ＡＮＳＹＳ 进行徐变计算，本文采用徐变隐式方程的第
（１１）个计算公式，即 ＴＢＯＰＴ＝１１ 的情况 ：
２、由图 ３－３ 可以明显看出 ：通过 Ｍａｔｌａｂ 理论计算值与 ＡＮＳＹＳ 数值模拟值的对比，ＡＮＳＹＳ 模拟混凝土简支梁跨中 挠度精度比较高，最大误差 ０．３％，满足工程精度要求。因此，
混凝土的收缩徐变分析
混凝土的收缩徐变Q：这两个概念其实应该分开理解，但是由于平时总是放在一起念。
所以有时候容易混淆二者差别。
徐变概念：在长期荷载作用下，混凝土的变形随时间而不断增大的的现象。
产生徐变的原因还没有定论，通常情况下可那么理解：1.混凝土内部的水泥凝胶体在外荷载作用下产生粘性流动，把压力传递给集料，使集料的变形逐渐增大，而导致混凝土的变形。
（应力较小是占主要作用）2.混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下逐渐放大，形成宏裂缝。
而导致混凝土变形。
（应力较大时占主要作用）影响混凝土徐变的主要因素：1.长期作用应力的大小。
2.受荷时混凝土的龄期（硬化强度）。
受荷时混凝土龄期越短，混凝土中尚未完全结硬的水泥胶体越多导致徐变越大。
因此混凝土过早的受荷（即过早的拆除底板）对混凝土是不利的。
影响徐变其他因素：1.混凝土组成。
水灰比越大，水泥用量越多，徐变越大。
2.外部环境。
养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变越小。
3.构件的体积与表面积。
与水分的逸发有关。
收缩概念：混凝土在空气中结硬时，体积会缩小。
收缩比膨胀要大得多，所以一般只考虑收缩。
产生收缩的原因：1.水泥凝胶体本身体积减小（干缩） 2.混凝土失水（湿缩）影响收缩主要因素：混凝土内部组成跟外部环境。
收缩应力机理：混凝土收缩导致体积有减小的趋势，但是结构约束会限制这个趋势。
因此当自由收缩受到限制的时候，混凝土会产生拉应力。
在钢混结构中，收缩会使钢筋产生压应力，混凝土产生拉应力。
如果结构截面配筋过多，有可能会导致收缩裂缝。
在预应力混凝土结构中，收缩会导致预应力失效。
得出结论：1.徐变于桥梁结构使用阶段的外部荷载作用情况密切相关。
外荷载产生的应力的大小将直接影响徐变的大小。
由于桥梁在运行阶段所受到的应力一般大于0.5fc。
所以结构徐变与应力呈非线形变化，因此徐变的问题属于非线形问题。
2.外荷载对徐变影响占主导作用，因此可近似理解为没有外荷载即不考虑徐变影响。
而显然这种假设是不可能成立的。
ansys收缩徐变模拟实例
ANSYS收缩徐变模拟实例1. 引言在工程领域中，材料的收缩和徐变是非常重要的参数，对于结构设计和性能预测有着重要的影响。
ANSYS是一款广泛应用的有限元分析软件，可以进行各种复杂结构的模拟和分析。
本文将介绍如何使用ANSYS进行收缩徐变模拟，并通过一个实例来演示其应用。
2. ANSYS简介ANSYS是一款商业化的有限元分析软件，具有强大的建模、求解和后处理能力。
它可以对各种不同类型的工程问题进行模拟和分析，包括结构力学、热传导、流体动力学等。
3. 收缩徐变模拟原理在材料受到外界作用时，由于温度、湿度等因素的影响，材料会发生收缩或者徐变现象。
收缩是指材料在固化过程中由于挥发物质的流失而发生体积减小；而徐变是指材料在长时间受到外界应力作用下发生形状或尺寸改变。
ANSYS使用有限元法来模拟材料的收缩和徐变现象。
有限元法将结构离散成多个小的单元，通过求解每个单元的位移和应力，然后将它们组合起来得到整个结构的位移和应力分布。
在收缩徐变模拟中，需要定义材料的收缩或者徐变模型，并将其作为输入参数进行计算。
4. ANSYS收缩徐变模拟步骤4.1 准备工作在进行ANSYS收缩徐变模拟之前，首先需要准备好以下工作： - 材料性质数据：包括材料的弹性模量、泊松比、线膨胀系数等参数。
- 结构几何模型：可以通过CAD软件绘制结构的三维模型，并导入到ANSYS中进行后续操作。
4.2 定义材料属性在ANSYS中，需要定义材料的机械性质和热物理性质。
对于收缩徐变模拟，主要关注材料的弹性模量、泊松比和线膨胀系数等参数。
这些参数可以通过实验测量或者文献资料获取。
4.3 建立有限元网格在ANSYS中，需要将结构离散成多个小的单元。
可以使用ANSYS提供的自动网格划分工具，也可以手动划分网格。
网格的划分需要根据结构的几何形状和模拟要求进行调整，以保证计算结果的准确性。
4.4 定义边界条件在ANSYS中，需要定义结构的边界条件。
边界条件包括约束和加载。
钢-混凝土组合梁收缩徐变分析方法
钢-混凝土组合梁收缩徐变分析方法陈哲武;张鲲鹏【摘要】钢-混凝土组合梁通过剪力连接件将钢梁和混凝土板连接在一起共同工作,其中钢材主要受拉应力,混凝土主要受压应力,能发挥两种材料各自的性能优势.对于钢-混凝土组合梁,混凝土板的收缩徐变导致结构的内力重分布.文中基于平截面假定推导出杆系单元下的组合梁混凝土收缩徐变效应的有限元分步计算公式;同时采用通用有限元软件ANSYS建立某试验梁的有限元模型,对试验梁进行收缩徐变效应计算,将ANSYS有限元计算结果与分步计算公式结果和实测数据对比分析.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2015(037)007【总页数】3页(P45-47)【关键词】钢与混凝土组合梁;混凝土收缩徐变;应力重分布;有限元模拟【作者】陈哲武;张鲲鹏【作者单位】浙江大学建筑工程学院, 杭州310058;浙江大学建筑工程学院, 杭州310058【正文语种】中文【中图分类】TU375.1组合结构诞生于20世纪初期，当时出于抗火需要，在钢梁外侧包裹混凝土形成型钢混凝土梁。
由于钢－混凝土组合结构具有许多优点，各国进行了大量的研究。
1951年，美国的纽马克等人提出了求解组合梁交界面剪力的微分方程求解法。
1975年，约翰逊提出部分抗剪组合梁的极限抗弯承载力可以根据完全抗剪连接组合梁进行线性插值确定。
20世纪30年代，狄辛格提出混凝土收缩徐变所导致混凝土与钢筋截面应力重分布与结构内力重分布计算的微分方程解。
1967年，特罗斯特教授引入了当时他称为松弛参数的概念，提出了由徐变导致的应力变化与应变变化之间关系的代数方程表达式。
1972年巴赞特对特罗斯特的公式进行了严密的证明。
为了便于利用有限元方法逐步分析计算混凝土收缩徐变产生的结构变形和内力，将整个分析过程分为n个时间段。
其中第i个时间段为ti－1－ti(i=1，2，3……)，其中t0为加载的初始时刻，tn为收缩徐变分析的最终时刻。
对于混凝土板梁单元，利用TB法［1］，在第i个时间间隔内由于混凝土收缩徐变产生的应力增量与应变增量关系为［2］:式中，Δσ(tj)是时刻 tj的应力增量;Δεs(ti，ti－1)是ti－1到ti时间段的收缩应变增量;E(tj)是时刻tj的弹性模量。
徐变作用下混凝土结构力学行为的ANSYS分析
徐变作用下混凝土结构力学行为的ANSYS分析陈梦成;杨超;方苇;谢力【摘要】针对混凝土结构徐变效应的问题,采用按龄期调整的等效模量方法结合ANSYS有限元商用软件包,将\"单元生死\"技术引入混凝土结构节段施工过程的徐变分析中,解决了节段施工过程之间数据传输问题,并基于ANSYS参数化设计语言APDL,编制了命令流,将徐变效应分析问题转化为伪弹性分析问题,计算简单.以经典三节段施工连续梁桥为例,采用现行规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的徐变系数计算公式,分析了节段连续梁桥徐变以及徐变对连续梁桥内力和变形的变化,并与现有计算结果进行了比较,证实了本文方法的可行性和有效性.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2019(036)002【总页数】7页(P1-7)【关键词】混凝土结构;徐变;内力和变形;ANSYS【作者】陈梦成;杨超;方苇;谢力【作者单位】华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】TU13;TU17在大跨径连续梁桥、连续刚构桥、拱桥和斜拉桥的建设施工过程中，广泛采用了阶段现浇的悬臂施工方法。
主要是因为该办法施工便捷、成本较低，与桥下交通或者河道状况相互影响较小。
悬臂施工法往往在施工过程中会发生一次或多次体系变换，仅考虑结构的弹性内力和变形，显然是不合理的。
事实上，在施工过程中，当结构体系发生转变，即由静定体系变成了超静定体系，那么按照原静定体系规律继续发展的徐变变形因结构体系转变而受到了约束；因此，在结构体系内出现了徐变次内力。
对悬臂施工桥梁而言，由结构体系转换产生的徐变次内力会引起支座处负弯矩增大，易导致顶板混凝土出现裂缝；还会引起跨中挠度增大，改变桥梁原有设计线型，进而改变原有结构受力形式。
ansys收缩徐变模拟实例
ansys收缩徐变模拟实例1. 引言在工程领域中，材料的收缩和徐变是一个非常重要的问题。
收缩是指材料在固化过程中体积发生变化，而徐变则是指材料在长时间受力下产生的形变。
这些现象对于工程设计和制造过程都有着重要的影响。
为了更好地理解和预测材料的收缩和徐变行为，可以使用ANSYS软件进行模拟分析。
本文将介绍如何使用ANSYS软件进行收缩徐变模拟，并给出一个实例来说明其应用。
2. ANSYS软件简介ANSYS是一款强大的工程仿真软件，广泛应用于各个领域。
它可以对各种工程问题进行建模、分析和优化。
其中包括结构力学、流体力学、热传导等多个方面。
3. 收缩徐变模拟步骤在进行收缩徐变模拟前，需要按照以下步骤进行准备：步骤1：创建几何模型首先，在ANSYS中创建需要分析的几何模型。
可以使用ANSYS自带的建模工具或者导入现有的CAD文件。
步骤2：定义材料属性根据实际情况，定义材料的力学性质，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数等。
步骤3：设置边界条件根据实际情况，设置模型的边界条件。
这包括约束条件和加载条件。
步骤4：网格划分将几何模型划分为有限元网格。
可以使用ANSYS自动划分工具或者手动划分。
步骤5：定义收缩徐变模型在ANSYS中，可以使用不同的方法来描述收缩和徐变行为。
常用的方法有两种：一是通过定义材料的收缩系数和徐变系数；二是通过输入实验数据进行曲线拟合来描述收缩和徐变行为。
步骤6：求解方程将上述步骤中定义好的模型输入到ANSYS中，并进行求解方程。
ANSYS会根据所设定的边界条件和材料属性，计算出模型在受力下的行为。
步骤7：结果分析最后，对求解结果进行分析。
可以观察位移、应力、应变等参数，并对结果进行评估和优化。
4. 实例演示假设我们要研究一个由混凝土构成的柱子在受压力作用下的收缩和徐变行为。
以下是具体的步骤：1.在ANSYS中创建柱子的几何模型。
2.定义混凝土的材料属性，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数等。
基于 ANSYS 平台的混凝土收缩徐变分析
△ ￡ ｈ ｉ ＝￡ｓ ｈ （ ｔ ） 一￡ 。 ｈ （ ｔ １ ）
（ ８ ） Ａｔ 内 的 截 面 内 力 一应 变 增 量 表 达 式 ：
没 有现 成 的模 块 可 用 ， 它 不 能 够 像 其 它 桥 梁 专用 程 序 那 样 模 拟 预 应 力效 应 及 其 损 失 ， 更加 不 能模 拟 考 虑龄期的混凝土收缩徐变效应 。本文 中， 基 于等效荷载法原理， 采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中的 Ａ Ｐ Ｄ Ｌ进行编程 ， 采用 降温 法 对 混 凝十 收缩 进 行 模 拟 ， 同时 采 用 等 效荷 载法 在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中实 现 了 徐变 的模 拟 。
对 梁体 的撞 击作 用 。
术， ２ ０ ０ ０ ， （ ４ ） ： ７ １ ２ ．
（ ２ ） 挂梁 腹板 的最 大丰 拉应 力 、 腹板 顶 部弯矩 和 腹板
最 大 弯矩 随着加 劲肋 厚度 的增 大而 减小 。 （ ３ ） 挂梁 腹板 的最 大 主拉应 力 、 腹板 顶 部弯矩 和 腹板 最大 弯矩 随着加 劲肋 布置 间距 的增 大而 增大 。
【 关键 字】 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ： 有限元； 等效荷载法； 收缩徐变
１概 述
混 凝 土 收缩 、 徐变 的 机 理 比较 复杂 ， 目前 也 是 还没 有 完全 解决 的课题 。混 凝土 收缩 、 徐变 的数学 描述 有 多 种 模型 ， 在确 定这 些模 型 的参 数后 ， 又有 多种 分析 方法 。
钢材等级： Ｑ ２ ３ ５ Ｂ ； 加劲 肋 厚度 ： １ ５ ｍ ｍ ； 间距： １ ． ５ ｍ ； 高度 ：
马蹄 ０ ． ４ ＋腹板 ０ ． ６ ５ 。
（ １ ） △ｏ 在 ｔ 一 处 引起 的徐变 应变 为 ：
基于ANSYS的混凝土收缩徐变效应分析
变率 ,所以应变以常速率发展 ;徐变第 3 阶段 ,应变率迅速增加直
到材料失效 。
通过徐变方程来模拟徐变行为 ,此方程描述了试验中观察到
的主要特征 (特别是在一维的拉伸试验中) ,以徐变应变率的方式
表达 ,公式如下 :
εc = AσBεC1 tD
(1)
其中 , A , B , C , D 均为试验中得到的材料常数 ,常数本身也
DEL T ,1. 0 E - 8 ,1. 0 E - 9 ,1. 0 E - 8
TIME , 1. 0 E - 8
SOLV E ! 开始徐变计算
3 do ,i ,1 ,20 ,1
3 if ,i ,le ,5 ,t hen
tt = tt + 20
dt = 20 ! ! ! ! ! ! dt ———时间间隔
Δεz
=Δεεetcr
(2ε′z - ε′x - ε′y) 2(1 + v)
Δεcxry
=Δεεetcr
2
(
1
3 +
v) γ′xy
(5)
Δεcyrz
=Δεεetcr
2
(
1
3 +
v) γ′yz
Δεcxrz
=Δεεetcr
2
(
1
3 +
v) γ′xz
向的分量为例) :
(εexl) n = (ε′x ) n - Δεcxr
2 工程实例分析
某特大桥上部结构为 (106 + 200 + 106) m 三跨预应力混凝土 连续刚构箱梁 ,箱梁根部高度 12 m ,跨中高度 3. 5 m ,箱梁根部底
山 西 建 筑 第 36 201
第六章混凝土收缩徐变效应分析详解ppt课件
中国历史 上吸烟 的历史 和现状 、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
§ 6.2 徐变系数模型与徐变理论
6.2.1 徐变系数的定义
长期荷载作用下，结构在弹 性变形△e 以后，随时间增长 而持续产生的那部分变形量 △c，称为徐变变形。
的紧缩； 3）水泥胶凝体对骨架弹性变形的约束作用所引起的滞
后弹性应变； 4）局部发生微裂、结晶破坏及重新结晶与新的连结所
产生的永久变形。
中国历史 上吸烟 的历史 和现状 、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
§ 6.1 混凝土收缩徐变的基本概念
a、已知(t,0) ，将该曲线垂直平移可得(t,1)、 (t,2)、(t,3)、……；
b、(t,) = (t,0) - (,0)
c、增大到一定值(3~5年)，(t,) 0。
老化理论
t
中国历史 上吸烟 的历史 和现状 、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
徐变应变：
单位长度的徐变变形 称为徐变应变εc 。
瞬时应变： 瞬时应变又称弹性应变εe 。
中国历史 上吸烟 的历史 和现状 、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难，可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害，提 高师生 的控烟 意识
§ 6.2 徐变系数模型与徐变理论
6.2.1 徐变系数的定义
§ 6.1 混凝土收缩徐变的基本概念
பைடு நூலகம்6.1.1 混凝土收缩徐变基本概念
基于ANSYS的混凝土早期徐变应力仿真分析.kdh
第20卷第15期 系统 仿 真 学 报© V ol. 20 No. 152008年8月 Journal of System Simulation Aug., 2008基于ANSYS 的混凝土早期徐变应力仿真分析李骁春，吴胜兴(河海大学土木工程学院土木工程系，江苏南京 210098)摘 要：利用通用商业有限元软件ANSYS 提供的用户可编程特性（UPFs ）以及参数化设计语言（APDL ），对ANSYS 进行了二次开发，将混凝土徐变的指数函数模型和混凝土弹性徐变方程的隐式解法引入ANSYS ，实现了早期混凝土徐变应力的有限元求解，弥补了ANSYS 不能进行混凝土早期徐变应力分析的不足，并通过算例验证了该模块的正确性。
关键词：混凝土有限元；徐变分析；ANSYS ；UPFs中图分类号：TU391.9 文献标识码：A 文章编号：1004-731X (2008) 15-3944-04Simulation of Early-age Concrete Creep Stress Based on ANSYSLI Xiao-chun , WU Sheng-xing(Department of Civil Engineering, HoHai University, Nanjing 210098, China)Abstract: Under the use of User Programmable Features (UPFs) and ANSYS Parametric Design Language (APDL), ANSYSwas further developed by a general commercial FEM software. The exponential model of concrete creep and the implicit solution of concrete creep equation were introduced into ANSYS, and the stress of early age concrete was solved by FEM. This study makes up the limitation of ANSYS that the software can not calculate the creep stress of concrete at early age. The calculation of examples indicates that this approach is right. Key words: concrete FEM; creep analysis; ANSYS; UPFs引 言现代混凝土工程，具有体量大、结构复杂、施工周期短等特点，较易产生早期裂缝，影响工程质量，因此，工程人员对现浇混凝土早期阶段的应力变化过程较为关心。
采用ANSYS进行砼徐变收缩分析的研究
采用ANSYS进行砼徐变收缩分析的研究周细辉1,刘雪锋2,汪维安2(1.南昌市城市规划设计研究总院,江西南昌 330006;2.长沙理工大学,湖南长沙 410076)摘 要:综述了采用ANSYS进行砼徐变收缩分析的方法,以线形叠加原理为理论基础,提出了可以考虑施工过程的ANSYS砼徐变收缩的计算方法;以软件材料库中所提供金属蠕变的本构关系曲线分段拟合常应力作用下的砼徐变曲线,结合离散化模型的有限元模型处理方法,计算了布柳河大桥在最大悬臂状态下的挠度,并将结果与实际施工监控中采用TDA P程序的计算结果作比较,验证了方法的正确性。
关键词:桥梁;ANSYS;砼;徐变;收缩;离散化模型中图分类号:U444.1 文献标识码:A 文章编号:1671-2668(2006)05-0083-031 问题的提出徐变与收缩是砼本身所固有的物理化学性质,其中收缩只与砼的构成成分、养护条件和外界环境有关;而徐变则不仅与上述因素有关,还与实际结构所承受的荷载大小和加载龄期有着密切的关系。
目前,工程界对砼的徐变分析基本采用线性徐变理论,分析手段和方法则大多采用专业平面杆系程序。
由于实际工程结构中的砼应力水平基本上都低于0.5R a(R a为砼轴心抗压强度标准值),多年的试验研究证明,在这种应力水平下,如果不考虑砼弹性模量随时间的变化,实际结构的徐变应变与弹性应变的比值φ(t,τ)(砼从τ至t的时间间隔内的徐变系数)基本上为常数;此外,目前许多国外大型有限元分析软件虽然功能全,但处理复杂,而且有些还不能计入应力历史对结果的影响。
这些都限制了大型有限元分析软件在砼徐变分析中的应用。
如何在大型软件中引入可考虑徐变的材料本构关系,如何考虑施工过程中砼结构应力历史的影响,以及如何模拟材料弹性模量随时间的变化,是采用大型软件进行徐变分析的关键。
如果能处理好上述问题,就完全可以利用大型有限元软件强大的空间计算功能,解决诸如(预应力)钢管(钢箱)砼的应力重分布、异形斜拉桥预拱度计算等一系列三维徐变问题。
基于ANSYS平台的混凝土徐变计算
1 《 公桥规 》 徐变系数参数化拟合
混凝土徐变是通过徐变系数来描述的 ,《铁桥 规》 给出的徐变系数 φ ( t,τ) 是采用以老化理论为基 础的指数形式表达 , 因此可以直接应用于电算 ;《公 桥规 》 给出了计算徐变系数 φ ( t, τ) 的方法 , 但由于 涉及的参数需要通过查表的方式确定 , 只适合于设 计者手算 。为实现《 公桥规 》 徐变系数的电算 , 需对 β )、 β φf 2进行拟合 。目前 参数 Rτ /R ∞、 d ( t -τ f ( t)、 较好的拟合方法有 : 段明德方法 、 钟 - 颜方法 、 赵新 生方法 。 表 1～ 表 4 分别给出了用不同方法得到的 Rτ / β )、 β R ∞、 d ( t -τ f ( t) 和 φ f 2的拟合结果 。 从表 1 ～ 表 4 看出 : 3 种拟合方法所得到的各参 数的相对误差均不超过 10 % , 均符合工程精度要 求 ; 3 种拟合方法所得到的各参数均方误差均不超 过 5 % ,其中钟 - 颜方法相对较小 。 下面通过一简单算例来综合比较这 3 种方法 。 2 例题 : 混凝土截面积 A = 10 650 cm , 截面周边
1 000 1. 24 1 300 1. 15
( 2)
均方误差 / % δ= Δ2 / n ∑
合值 , 并与规范值进行比较 。表 5 列出在不同加载 龄期 τ , 3 种拟合方法的均方误差比较 。
表 5 徐变系数 φ ( t,τ) 的校核 ( h0 = 1 439 mm , φf1 = 1. 0 )
Δ σ (τ i) ∑
n i =1
E
1 +φ ( t,τ i)
( 1)
单位时间内的徐变应变增量为 : Δ ε = ε( t +Δ t,τ 0 ) - ε( t,τ 0 ) = σ (τ ) 0 φ ( t +Δ t,τ 0 ) - φ ( t, τ 0 )
混凝土徐变收缩
混凝土的收缩与徐变1 混凝土的收缩混凝土在硬化过程中要发生体积变化,最大的变化是当混凝土在大气中或湿度较低的介质中硬化时产生的体积减小。
这种变形称为混凝土收缩.一般认为，混凝土的收缩包括自生收缩、干燥收缩和碳化收缩,引起各种收缩的原因和机理可以解释为：1．自生收缩是在没有水分转移下的收缩,其原因是水泥水化物的体积小于参与水化的水泥和水的体积,因此,这是一种因水泥水化产生的固有收缩，对于普通混凝土来讲，自生收缩相对于干燥收缩微不足道，而对于高强混凝土来讲,由于其具有较高的水泥含量，因此,早期水泥水化所产生的自生收缩占总缩量的比重较大，应予以考虑.2．干燥收缩的原因是混凝土内部水分的散失，需要指出的是，干燥开始时所损失的自由水不会引起混凝土的收缩，干燥收缩的主要原因是吸附水的消失。
3．碳化收缩是混凝土中水泥水化物与空气中的CO2发生化学反应的结果。
水泥水化物中的Ca（OH)2碳化成为CaCO3,碳化收缩的主要原因在于Ca（OH）结晶体的溶解和CaCO3的沉淀。
碳化收缩的速度取决于混凝土的含水量、环境2相对湿度和构件的尺寸，当空气中相对湿度为100%或小至25％时，碳化收缩停止。
碳化收缩是相对发现得较晚，因此，大多数干燥收缩的试验数据中包含了碳化收缩。
2混凝土的徐变2.1徐变现象徐变指在应力保持不变的条件下，混凝土的应变会随荷载持续时间的增长而增大的现象.徐变可分为两种：基本徐变和干燥徐变。
基本徐变是指在常荷载作用下无水分转移时的体积改变；干燥徐变是指在常荷载作用下试件干燥时的时变变形。
总徐变=基本徐变+干燥徐变图1 混凝土徐变与时间的关系曲线图1为混凝土棱柱体试件受压徐变的试验曲线.对试件施加某一荷载(本图为0.5c f ）,在加载瞬间为竖直的直线，试件受压后立即产生瞬时的应变e ε，若保持应力不变，随荷载作用时间的增加，试件的变形继续增加，产生徐变cr ε。
在加载初期，徐变增长较快半年后徐变可达到总量的70%-80%。
内埋型钢混凝土柱的收缩和徐变参数分析
内埋型钢混凝土柱的收缩和徐变参数分析戴碧琳;吴杰;张其林【摘要】基于有限元软件ANSYS对内埋型钢混凝土柱湿度场分布进行了数值模拟,考虑截面湿度分布采用纤维模型并结合B3预测模型计算构件收缩和徐变效应,对内埋型钢混凝土柱进行参数化分析,探究截面形式、截面尺寸、型钢开闭口面积比、腹板宽度与截面尺寸的比值等参数对构件收缩和徐变效应的影响.结果表明:ANSYS的热分析模块可以较为准确地计算型钢混凝土构件截面的湿度场分布;型钢开闭口面积比、腹板宽度与截面尺寸之比是影响构件收缩和徐变的主要因素,现行预测模型应对此加以考虑.【期刊名称】《东华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(044)004【总页数】9页(P608-616)【关键词】内埋型钢混凝土柱;收缩和徐变;参数分析【作者】戴碧琳;吴杰;张其林【作者单位】同济大学土木工程学院,上海200092;同济大学土木工程学院,上海200092;同济大学土木工程学院,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU973.2随着设计理论与建筑工艺的发展，近年来国内外建造了大量超高层建筑。
相比普通混凝土柱，内埋型钢混凝土柱凭借其良好的强度、刚度及耐久性，在超高层建筑中得到了广泛应用。
但混凝土的收缩和徐变会导致钢和混凝土之间发生应力重分布，导致竖向构件发生变形差异，从而引发水平构件的附加内力，进而影响结构的安全和正常使用。
混凝土的收缩和徐变受环境影响较大，其中，相对湿度是一个主要的影响参数。
型钢会阻碍混凝土湿度扩散，延缓构件的收缩和徐变。
不同开闭口面积的型钢对湿度扩散阻碍的程度不同，相应构件的收缩和徐变也会不同。
如图1所示，箭头代表湿度扩散的方向，d代表截面尺寸，γ代表型钢腹板宽度与截面尺寸的比值。
目前常用的收缩和徐变预测模型多基于素混凝土试验，其会高估内埋型钢混凝土柱的收缩和徐变。
为了准确计算内埋型钢混凝土柱收缩和徐变，国内外学者对湿度场模拟展开了研究。
ANSYS混凝土收缩徐变
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1kN 的集中力，柱截面为1m1m。
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老化理论本构关系根据迪辛格尔法可知徐变函数可定义为在t0时刻作用于混凝土的单位应力(即t0=1)至时刻ｔ所产生的总应变。
如采用徐变系数的第一种定义，则可表示为：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）/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。
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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1kN 的集中力，柱截面为1m×1m。
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老化理论本构关系根据迪辛格尔法可知徐变函数可定义为在t0时刻作用于混凝土的单位应力(即σt0=1)至时刻ｔ所产生的总应变。
如采用徐变系数φ(t,t0)的第一种定义，则可表示为：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）/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。
（3）计算结果对比两种时间步长划分方式和不同徐变变化速率柱顶徐变10年位移计算结果如下表所示：表2: 柱顶徐变10年计算结果对比（单位:m）从上表可以看出，不同的时间步划分方式对结果产生较大的差异，等距时间步长随着徐变变化速率的增大精度不断降低，对数时间步长则随着徐变变化速率的增大精度先上升后趋于平稳。
且对数时间步长的计算时间要短，精度也能满足工程要求，且在较大徐变变化速率区间，采用对数时间步长更容易获得较好结果。
故而，建议采用对数时间步长进行显式计算。
3.2ANSYS隐式计算隐式计算也需要区分等间距时间步长和对数时间步长两种划分方式。
不过这里不对隐式计算进行详细的探讨，光是一个简单的立柱还不能够说清楚ANSYS模拟徐变问题。
下面将会讨论考虑施工过程的两端固结梁的徐变问题。
4.ANSYS两端固结梁计算模型只考虑显式计算。
仍然考虑等间距划分和对数划分两种方式，比较这两种划分方式的计算结果、收敛情况、计算耗时等。
此处附上显式计算命令流，不作详细说明，因为显式计算碰到收敛问题无法解决！! 计算悬臂梁转化为固定梁的徐变效应finish/clear/prep7Ec=3.45e10! time array*dim,tt,array,50,1*vread,tt(1),tt1,txt(1F8.3)! creep coefficient=0.005nn=50*dim,fi,array,nn,1*do,i,1,nnfi(i)=1-2.7182818**(-0.005*(tt(i)-7))*enddo*dim,C1,array,nn,1f1=0k1=3dt=0*do,i,1,nnC1(i)=(fi(i)-f1)/(1+fi(i))/(tt(i)-dt)f1=fi(i)dt=tt(i)mp,ex,k1,Ecmp,prxy,k1,0.2tb,creep,k1tbdata,1,C1(i),0,1,0k1=k1+2*enddo*dim,C2,array,nn,1f1=0k2=4dt=0*do,i,1,nnC2(i)=2*(fi(i)-f1)/(1+2*fi(i))/(tt(i)-dt) f1=fi(i)dt=tt(i)mp,ex,k2,Ecmp,prxy,k2,0.2tb,creep,k2tbdata,1,C2(i),0,1,0k2=k2+2*enddoet,1,23keyopt,1,6,0r,1,1,1/12,1! 左边材料属性mp,ex,1,Ecmp,prxy,1,0.2tb,creep,1tbdata,1,0,0,0,0! 右边材料属性mp,ex,2,Ecmp,prxy,2,0.2tb,creep,2tbdata,1,0,0,0,0! 建立有限元模型*do,i,1,19n,i,(i-1)/2*enddo*do,i,1,19n,i+19,(i-1)/2+9*enddotype,1mat,1*do,i,1,18e,i,i+1*enddotype,1mat,2*do,i,18,35e,i+2,i+2+1*enddod,1,alld,38,allesel,s,,,1,18 sfbeam,all,,pres,1000 esel,s,,,19,36sfbeam,all,,pres,1000 /soluoutres,all,allallsel,allcrplim,0.25bfunif,temp,100 time,1e-6solvek1=3k2=4*do,i,1,nnesel,s,,,1,18mpchg,k1,allk1=k1+2allsel,allesel,s,,,19,36 mpchg,k2,allk2=k2+2allsel,alltime,tt(i)nsubst,10solve*enddo隐式计算命令流如下：! time array*dim,tt,array,50,1*vread,tt(1),tt1,txt(1F8.3)! creep coefficient=0.005nn=50*dim,fi,array,nn,1*do,i,1,nnfi(i)=1-2.7182818**(-0.005*(tt(i)-7)) *enddo*dim,C1,array,nn,1f1=0k1=3dt=0*do,i,1,nnC1(i)=(fi(i)-f1)/Ec/(tt(i)-dt)f1=fi(i)dt=tt(i)mp,ex,k1,Ecmp,prxy,k1,0.2tb,creep,k1,,,11tbdata,1,C1(i),1,0,0,,0k1=k1+2*enddo*dim,C2,array,nn,1f1=0k2=4dt=0*do,i,1,nnC2(i)=2*(fi(i)-f1)/Ec/(tt(i)-dt) f1=fi(i)dt=tt(i)mp,ex,k2,Ecmp,prxy,k2,0.2tb,creep,k2,,,11tbdata,1,C1(i),1,0,0,,0k2=k2+2*enddoet,1,188sectype,1,beam,rect,a1 secdata,1,1keyopt,1,1,0keyopt,1,3,3! 左边材料属性mp,ex,1,Ecmp,prxy,1,0.2tb,creep,1,,,11tbdata,1,0,0,0,0,0,0! 右边材料属性mp,ex,2,Ecmp,prxy,2,0.2tb,creep,2,,,11tbdata,1,0,0,0,0,0,0! 建立有限元模型*do,i,1,19n,i,(i-1)/2*enddo*do,i,1,19n,i+19,(i-1)/2+9*enddotype,1mat,1*do,i,1,18e,i,i+1*enddotype,1mat,2*do,i,18,35e,i+2,i+2+1*enddod,1,alld,38,allesel,s,,,1,18 sfbeam,all,,pres,1000 esel,s,,,19,36 sfbeam,all,,pres,1000 /soluoutres,all,allrate,offallsel,allcrplim,0.25 bfunif,temp,100 time,1e-6solvecpintf,allrate,onk1=35.MIDAS计算模型。