矩形钢管混凝土轴压短柱三维非线性有限元分析

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1、第39卷第2期四川建筑科学研究2013年4月SichuanBuildingScience75矩形钢管混凝土轴压短柱三维非线性有限元分析郝艳娥，兰永强，吴小强(延安大学建筑工程学院，陕西延安716000)摘要：利用大型有限元结构分析软件ANSYS，采用三维实体单元对矩形钢管混凝土短柱进行三维建模，同时考虑材料非线性和几何非线性，通过合理的几何建模、网格划分和正确的加载方法，模拟分析了矩形钢管混凝土短柱在轴压荷载作用下的受力性能，有限元分析结果与试验吻合较好。说明选取的材料本构关系合适，有限元分析方法正确可行，能有效的指导和补充试验。关键词：矩形钢

2、管混凝土；短柱；轴压；非线性有限元中图分类号：TU398．9文献标志码：A文章编号：1008—1933(2013)02—075—053Dnonlinearfiniteelementanalysisonshortrectangularconcrete-filledsteeltubecolumnsunderaxialcompressionHA0Yan’e，LANYongqiang，WUXiaoqiang(SchoolofCivilEngineering，Yan'anUniversity，Yan’an716000，China)Abstract：Int

3、hispaper，usingthepowerfulstructurefiniteelementanalysissoftwareANSYS，the3Dmodelsofshortrectangularconcrete-filledsteeltubecolumnsarefoundedby3Dsolidelementsfirstly．Consideringmaterialnon-linearandgeometrynon—linearquestionsimultaneously，simulatesandanalyzesthecapacitybehavio

4、rsofrectangularconcrete—filledsteeltubularshortcolumnsunderaxialcompressionthroughreasonablegeometrymodeling，meshingandcorrectloadingmethod．Theresultsoffiniteelementanalysisareinaccordwithexperimentresultswel1．Itistestifiedthatthematerialconstitutiverelationshipissuitale，the

5、nonlinearfiniteelementanalysismethodiscorrectandfeasible．Sothatitcanguidesavailablyandsupplementstests．Keywords：rectangularconcrete—filledsteeltube；shortcolumns；axialcompression；nonlinearfiniteelemet的后处理功能，绘出矩形钢管}昆凝土在极限承载力0引言时的位移和应力的分布云图，探讨了矩形钢管混凝有限元方法是在结构分析方面迅速发展起来的土内部受力机理和

6、性能。一种有效的数值分析方法，目前已经被广泛的运用1钢材的材料模型于解决各种工程问题。把有限元的方法用于钢管混凝土结构的分析中，可以帮助我们了解钢管混凝土1．1钢材单元的性质及应用结构在荷载作用下的内在受力性能和破坏机理，从在ANSYS中，对钢材采用SOLID45单元建模。而能有效的指导试验；有限元分析软件ANSYS是一SOLID45单元是八节点六面体单元，在单元的每个种很好的计算机数值仿真工具，可以避免某种结构节点上有3个自由度，即分别沿着3个坐标轴方向。分析进行的大量编程调试工作及专用程序的局限性此单元可以进行塑性、蠕变、应力硬化、大变形以

7、及问题。本文采用通用有限元分析软件ANSYS，对钢大应变分析，SOLID45单元的几何形状、节点方向以管混凝土中的钢材和混凝土进行三维建模，同时考及坐标轴取向如图1所示。虑到材料非线性和几何非线性，通过不断的试算，选1．2钢材的屈服条件和强化准则取合理的单元，进行合适的网格划分，模拟文献[1]弹塑性理论用于钢材已普遍达到共识，采用的钢管混凝土短柱轴压试验，分析矩形钢管混凝土Von．Mises屈服条件和相关流动法则能够推导其弹短柱在轴压荷载下的受力性能，同时运用ANSYS中塑性本构关系。不同的强化模型从不同的角度反映了钢材的特性，等向强化模型适合

8、于单调加载的情收稿13期：2011．11．16况，但对于循环加载却不能反映包辛格(Bausch作者简介：郝艳娥(1979一)，女，陕西西安人，硕士，讲