混凝土裂缝在不同应变速率下的数值分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com2013年第1期(总第279期)混凝土理论研究Number1in2013(TotalNo．279)ConcreteTHE0RETICALRESEARCHdoi：10．3969~．issn．1002-3550．2013．01．011混凝土裂缝在不同应变速率下的数值分析孙吉书。刘录良。窦远明(河北工业大学土木工程学院，天津300401)摘要：基于C40混凝土在不同应变速率下的单轴抗压试验结果，利用ANSYS有限元分析程序中的Solid65单元建立混凝土试件的有限元计算模型，较真实的模拟混凝土在4种不同应变速率下由开裂到破坏的变化

2、情况，通过程序计算得出混凝土试件的裂缝发展图和混凝土试件的破坏形态，探究混凝土的破坏机理，为进一步研究混凝土的动态力学性能提供设计理论依据。关键词：混凝土；应变速率；有限元分析；ANSYS中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1002—3550(2013)Ol一0037—02NumericaIsimulationofconcretecrackunderdi仟erentstrainrateSUNJ／-shu，LⅡ，Lu—liang，DOUYuan-ming(SchoolofCivilEngineering，HebeiUniversityofTech

3、nology，Tianjin300401，China)Abstract：Basedonthesingleaxisanti—pressuretestresultsofC40concreteunderdifferentstrainrate，byusingSolid65unitofANSYSfiniteelementprogram，finiteelementcalculationmodelofconcretespecimenwasestablisheckTheevolutionofcrackpatternsandfailuremodeofconcretewerein

4、vestigated．CrackdevelopmentandfailuremodesofconcretespecimenWasestablishedthroughtheprogramcalcu-latestoexplorethemechanismofconcretedestruction．ItCalprovidefurtherresearchanddesigntheoryofconcreteonmechanicalproperties．Keywords：concrete；s~ainrate；finiteelementanalysis；ANSYS缝的发展密切相关

5、，本研究利用ANSYS有限元程序中的0引言瞬态分析模块求解混凝土在不同应变速率下的裂缝变形混凝土是人类创造的最古老的建筑材料之一。混凝土特性，分析研究C40混凝土在应变速率为1xl0、1xlO、材料已经遍及港口堤坝、高楼大厦、桥梁隧道、公路路面、lxlOq、lxlO~S一(相当于8mm／600s、8mm／60s、8mm／6S、铁路枕轨、海上钻井平台、人防国防工程以及特殊工程等8mm／O．6s)不同应变速率下的裂缝特性，取lxlOS为准各个工程领域。这些混凝土结构在使用过程中均可能会面静态应变率[1]。临地震、海啸、爆炸、撞击等动态荷载的作用。因此保证混1有限元

6、模型建立与网格划分凝土结构在动态荷载作用下的稳定性与安全性成为广大土木工程师必须解决的问题，通过分析混凝土结构在动态本研究有限元分析采用的试件为70mmx70mmx荷载作用下的力学与变形特性，为混凝土的设计提供理论200mill的棱柱体。混凝土有限元模型采用映射网格划分依据，以保证结构的安全。1967年有限元方法就开始用于共有27个Solid65单元，试件的单元划分如图1所示。混凝土结构的分析，至今混凝土的数值计算方法得到了快Solid65称为3D加筋混凝土实体单元，用于模拟元筋或加速的发展，混凝土的开裂，混凝土的非线性多轴应力应变筋的实体结构，具有受拉开裂和

7、受压破碎性能，Solid65单元关系，钢筋与混凝土之间的相互作用等比较复杂的因素都由8个节点定义，每个节点有3个自由度，即沿节点坐标可以用有限元方法进行分析。系的平动位移。Solid65单元最重要的是对材料非线性的常见的动态问题有：地震作用下结构物的震动，爆炸处理，具有开裂与压碎性能可以模拟混凝土的开裂，压碎，荷载作用下防护工程的动力反应；ANSYS中的瞬态动力塑性变形及徐变。Solid65单元本构关系的判断在破坏准学分析主要用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动则之前。如果考虑混凝土的压碎破坏，有限元模型会较早力学响应；可以确定结构在静态荷载，动态荷载，瞬态

8、荷载失效，得不到真实极限载荷，所以在一