钢筋混凝土梁的ansys分析

基于ANSYS的钢筋混凝土力学分析摘要本文介绍ANSYS模拟钢筋混凝土梁的过程，讨论了有限元模型的建立以及在

ANSYS中的实现，给出了用分离式配筋方法对混凝土梁的分析的一般过程。并给出了详细的命令流过程。并在此基础上对混凝土梁进行了分析，讨论了在力的作用下混凝土梁的塑形变

形和裂缝的发展过程。

关键词Ansys 混凝土梁分离式配筋

The analysis of mechanics of a reinforced concrete based on ANSYS Abstract This paper introduces ANSYS simulation of the reinforced concrete beam process, discusses the establishment of the finite element model and the realization, and gives

the ANSYS reinforcement method with separate the analysis of concrete beams of the general process. And gives the detailed command flow process. Based on the analysis of concrete beams, and discussed the concrete beam under the action of forces of the body deformation and

fracture process.

Keywords Ansys concrete beams reinforced separated

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[1]。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。本文将以混凝土梁的弹塑性分析为例，介绍在Ansys中分析材料非线性问题的具体实现方法。

2 问题介绍

如图所示的钢筋混凝土梁[2]，横截面尺寸为 b h 200 mm 400 m m ,梁的跨度为

L 3.0 m ，支座宽度为250 m m 采用C20 混凝土，梁内受拉纵筋3φ20，架立筋采用2φ12，箍筋采用φ6@150，钢筋保护层厚度为25mm。如图一。

图一

对于梁中所采用的所有钢筋，弹性模量为 5

2.1 10 MPa ，抗拉强度设计值210 M P a ，

密度 3 3

2.2 10 kg / m ，泊松比为0.3。

根据国标GB50010，混凝土的弹性模量为 4

2.55 10 MPa ，混凝土的轴心抗压强度设计

值为9.6 M Pa ，轴心抗拉强度设计值为 1.10 M P a 。相当于峰值压应力（抗拉强度设计值）

的应变以及极限压应变分别为0.002 和0.0033。

分析梁的跨中截面发生 5.0cm 竖向位移时，梁内的应力分布以及总体变形情况。

3 建立分析模型

下面按照实际操作的先后顺序对建模的具体步骤进行介绍：

第一步：分析环境设置

指定分析的工作名称为RC-BEAM。指定图形显示区域的标题为ANALYSIS OF A RC-BEA。M 第二步：进入前处理器，开始建模和其他的前处理操作。

第三步：定义单元类型

（1）定义钢筋单元类型。

对于本问题拟采用LINK8单元来模拟钢筋，因此在图二中窗口的左侧选择Structure Link，右侧选择3D spar 8，单击Apply 按钮，定义第一种单元类型。

图二

（2）定义混凝土单元类型。如图三所示。

图三

第四步：定义钢筋截面面积（均在实常数内定义）

（1）定义箍筋面积。如图四所示。

图四

（2）定义架立钢筋面积。如图五。

图五

（3）定义纵筋面积。如图六。

图六

第五步：定义混凝土单元实参数

选择菜单项Main Menu>preprocessor>real constant, 在real constants 对话框中，单击add 按钮，在接下来的单元类型对话框中，选择type2，单击OK 按钮，弹出real constants set

number4,for solid65 对话框，由于我们分析中采用分离式配筋方法，因此定义一个空的是参数集，单击OK 按钮，关闭该对话框。

第六步：定义钢筋材料模型。如图七，八。

图七

图八

点击窗口下边的Graph 按钮，在图九就将出现钢筋应力-应变关系曲线。

图九第七步：定义混凝土的材料模型

先定义弹性阶段如图十。

图十然后定义混凝土受压应力应变关系数组。如图十一。

图十一

继续为混凝土定义强度准则。如图十二。

图十二

注意：在上面混凝土的单轴抗压强度一栏中填写了-1，其意义为在计算过程中不考虑混凝土的受挤压破坏。此外，如在混凝土的单轴抗拉强度一栏中输入-1则表示在计算过程中混凝土不发生开裂破环。

第八步：建立几何模型

（1）建立矩形。如图十三。

图十三

第九步：划分混凝土梁的体网格

（1）为混凝土梁设置网格属性。如图十四。

图十四

（2）指定梁的线段划分尺度。如图十五。

划分线2、5、4、7的单元边长为0.05。划分其他八条线的长度为0.025。