混凝土结构的破坏准则与ANSYS

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1、竺坚————————』型塑』鳖混凝土结构的破坏准则与ANSYS王红囡1刘华波2(1．同济大学结构工程与防灾研究所，上海200092；2同济大学预应力研究所．上海200092)竺要。ANsY8软件是国际流行的大型通用有限元分析软件，本文介绍了ANsYs在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用。重点介绍了混凝土结构的破坏准则及ANSYS中采用的Willam-‰ke五参数准则。关键词：ANSYS；非线性分析；破坏准则；钢筋混凝珥有限元分析1概述。翻’2混凝土的多参数破坏准则一点的应力状态在主应力空间里可以很方便地用Hmgh-Westegaard坐标E、Y、o

2、来描述。孝2击bM怕)=届．=万1，。(1)y=瓜=击k吨)2+p：一吧)2+p，1)2pcos0：!!!二12二12压峙。一0"2)2+p：一cr3)2+p，一O"1)呼此时，混凝土的破坏准则可表示为：厂G，，，0，七l，k2，k3，⋯，吒)=0(2)(3)(4)式中，kl、k2、k3、⋯、l(n为由试验确定的参数。混凝土的破坏准则按其中包含参数的个数可分为单参数破坏准则、两参数破坏准则和多参数破坏准则，单参数和两参数的破坏准则不能全面反映混凝土的破坏特征，以下仅介绍几种常用的多参数破坏准则。2．1Bresler-Pister三参数准则f．J此

3、准则认为偏截面取圆形，子午线为二次抛物线，其表达式为：≥钏山凳+c【凳J。，式中a。为八面体正应力，cr0=％=j1II作者简介t王缸圄(1眈6)．女．山东^·讲师．在读曩士，从事结构工程研究刘毕Ihl97I3)．鼻t山东人．在壤*士．从事培构工程研究凇醐Ⅷ航黼釉魏撇脚瓣一一一枞缀一‘工程力学'增刊2002年‘569’to为八面体剪应力，fo=系数a、b、c由单轴抗拉强度‘、单轴抗压强度C、双向抗压强度丘b确定。2．2、ⅣillaIll．wan血e三参数准则【1】此准则认为子午线为线性关系，偏平面是由椭圆曲线组成的具有三重对称性的封闭曲线，其表达

4、式为，p)：三三』。：二二垒：l!!!兰皇；}；i；i；iii}5i；i：-：}；：；蚪。。≤口≤s。。ce，相似角0公式见式(3)，破坏曲面方程为：他m,rm,O)=古詈+南≥小。∽式中：0。为平均正应力，仃。=％t。为平均剪应力，f。=系数p、‘I、r2由单轴抗拉强度‘、单轴抗压强度￡、双向抗压强度‘b确定。2．3Ottosen四参数准则‘51“此准则破坏曲面的子午线为曲线．偏平面根据不同静水压力从光滑凸面三角形逐渐变化接近圆形，其表达式为：：舢一刚班唼+兄等+a羔小。式中：^为cos3e的函数，其表达式为A呐c。s1COS_t化c刚叫眺口鲫

5、。(8)(9)A=毛c。8E一；。。s‘1卜咖。s3臼)I300≤臼<60。(10)系数a、b、k，、k2由单轴抗拉强度‘、单轴抗压强度‘、双向抗压强度岛和一个三轴抗压强度确定。2．4Willam．Wamke五参数准则【1lWi!lam和Wamke在三参数准则的基础上，将拉、压子午线改为二次抛物线关系，其表达式分别为：等2矗卅。Ⅷ·凳¨：【量J归oo⋯，詈2南2‰¨-詈¨z【≥j归soooz，式中虽有六个参数，但由于这两条子午线须与静水应力轴正向相交于同一点，所以实际参数只有五个。偏平面表达式仍采用式(6)的形式，rI、r2由式(11)、式(12

6、)确定，系数ao、al、a2、bo、b1、b2由单轴抗拉强度C、单轴抗压强度C、双向抗压强度厶和两个三轴抗压强度确定。』坠二————————望塑坠驶兰3ANSYS中混凝土单元的破坏准剡川ANSYS串SOLID65单元采用Willam-Wamke五参数准则，其混凝土破坏准则为：妻一。m，式中，卜—一斑应力0l、02、03的函数；s一是应宠。】、。2、。3与冬￡、‰、毒、是五令参数定义戆骏坏垂：混凝土破坏按主应力大小可划分为四个区域：3，l0≥q≥％≥吼(压一聪～压)，=去k。一口：y+p：一盯。)2+p，1)2Ps：堡盘L羔垡竺鱼舞坌羹：；垒挚壁；

7、圣：!涩：量±!芷二塑14@一卞)cos20+(，2—2‘)2～““～式中，COS0觅式0)，ri，段觅式(11)、K02)。3．2q≥0≥。二≥镪(技一嚣～压)，=嘉随一q)2+以一《}(14)(15)06)s=(t一号)出M逆裂臻张瓮蠕坐幽迸∞式中，Pl=确+qZ+嘞Z2P2=‰+魂Z+岛Z2(i8)(19)妓中。z：；b2+％)，cose见式(3)．系数ao、al、a2、K、bl、b2由‘、厶、‰、fl、f2五个参数确定。j3．3镰≥气≥0≥吒(控一披～压>F=或；i=L2(2∞《{，+阿石慧老等一}‘工程力学》增刊2002年·57l·c。

8、s9；=—堡二b；f=l，2压b卜盯；+b一盯f)2JiPI、P2g式08)、式(19)。3．4仃l≥盯2≥毋≥0(拉一拉一拉)F=仉；