基于ANSYS程序的钢筋混凝土梁非线性数值模拟

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1、万方数据第3卷第6期福建工程学院学报V01．3No．6垫堕生!兰旦＆磐型堂型垫璺型翌垫!堡业堕堡!缝塑!墅里竺：兰塑!文章编号：1672—4348(2005)06—0628—05基于ANSYS程序的钢筋混凝土梁非线性数值模拟杨勇，郭子雄(华侨大学土木工程学院，福建泉州362021)摘要：采用商用程序ANSYS对不同配筋率的钢筋混凝土梁进行非线性数值分析，以考察不同配筋率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结合数值模拟分析过程。详细介绍了基于ANSYS程序的钢筋混凝土构件非线性数值分析的关键技术，分析了对不同配筋率的钢筋混凝土梁的刚度变化、破坏特征、截面应力分布、裂缝发展和钢筋、混凝土应力及应变发

2、展过程。关键词：钢筋混凝土梁；数值模拟技术；ANSYS程序；有限元分析中图分类号：TU375．1文献标识码：ANumericalsimulationofreinforcedconcretebeamsbasedonANSYSprogramYANGYong，GUOZi—xiong(CivilEn百neefingSchool，HuaqiaoUniversity，Qu础ou362021，China)Abstract：Nonlinearfiniteelementanalysisofreinforcedconcrete(RC)beamswithdifferentreinforce．mentratios

3、usingtheANSYScomputerprogramwasconducedtostudytheeffectofreinforcementratioonflexurebehaviorsofRCbeams．AseriesofkeytechniquesonnumericalsimulationofRCbeamswerepresented．’nlenumericalsimulationresultsofRCbeamspecimenswereinagreementwiththeexperi—mentalandtheoreticalresults．’rhedevelopmentofRCbeamst

4、iffness，thefailuremodes，thestressdis—tribntionofsections，thecrackpropagationandstressdevelopmentofreinforcementbarsandconcreteintheRCbeamswereanalyzed．Itisfoundthatthenumericalsimulationtechnologypresentedisfeasible．Keywords：reinforcedconcretestructure；numericalsimulationtechnology；ANSYScomputerpr

5、ogram；finiteelementanalysisU刖茜钢筋混凝土结构的三维非线性有限元数值模拟仍然是一个亟待解决的难题，往往需要复杂的编程和计算分析。商业通用程序ANSYS是一个功能非常强大的有限元分析程序，在钢筋混凝土非线性有限元分析计算方面具有很好的效果，并且借助于高级的可视化技术，使整个分析过程具有较好的开放性和可视性。本文通过3根钢筋混凝土简支梁的计算分析，对基于ANSYS程序的钢筋混凝土结构数值模拟技术进行介绍。1钢筋混凝土简支梁模型钢筋混凝土简支梁的ANSYS程序数值模拟的应用实例，梁的尺寸、配筋及荷载如图I所示⋯。钢筋采用HRB335级钢筋，混凝土轴心抗压强度丘。=30

6、MPa。收稿日期：2005—07—20基金项目：国家自然科学基金资助项目(50478120)；福建省自然科学基金资助项目(E054006)第一作者简介：杨勇(1976一)，男(汉)，江西吉安人，工学博士，讲师，研究方向：钢一混凝土组合结构、结构抗震万方数据第6期杨勇，等基于ANSYS程序的钢筋混凝土梁非线性数值模拟629(a)梁的几何尺寸及荷载示意图蕊1凸土一笪Q—土RCBEAM一02(b)梁断面图：《．一爹斋l

7、胃旷¨j矿一垒箩图1梁尺寸、配筋及荷载示意图Fig．1SchematicofRCbeamsize．reinforcementandloading1．1单元类型1)混凝土单元：采用

8、ANSYS程序单元库中SOLID65单元。2)纵向钢筋：PIPE203)横向箍筋：PIPE201．2材料性质1)混凝土材料单轴受压应力一应变曲线，在ANSYS程序分析中，需给出混凝土单轴受压下的应力应变曲线。在本算例中，混凝土单轴受压下应力应变采用Sargin和Saenz模型乜“】。其余输入参数见表1。2)钢材：所有钢材，包括梁中纵向主筋、横向箍筋和钢支座垫板均采用理想弹塑性模型【1】。钢材的屈服准则选用双线性随动强化材