基于ANSYS接触分析的粘结_滑移数值模拟.pdf

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1、第２８卷第２期建筑科学与工程学报Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．２２０１１年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｕｎｅ２０１１文章编号：１６７３－２０４９（２０１１）０２－００４４－０８基于ＡＮＳＹＳ接触分析的粘结－滑移数值模拟赵卫平（同济大学建筑工程系，上海２０００９２）摘要：采用通用有限元程序ＡＮＳＹＳ１０．０对拔出试件进行了接触分析，对数值模拟中的材料模型定义、有限元模型的建立、接触单元生成及后处理等关键技术进行了系统的研究；重点介绍了使用Ｔａｒｇｅ１７０和Ｃｏ

2、ｎｔａ１７４单元建立三维接触对的实用方法，建议了库仑摩擦模型中摩擦因数和胶着强度的取值，最终实现了基于ＡＮＳＹＳ接触分析的粘结－滑移数值模拟。结果表明：该方法可对钢筋拔出过程中的接触摩擦力、接触压力及接触状态等问题进行研究，弥补了宏观试验的不足，模拟拔出试验中的粘结－滑移关系具有一定的可行性。关键词：高强混凝土；细晶粒钢筋；粘结－滑移；数值模拟；ＡＮＳＹＳ；高温中图分类号：ＴＵ３７５文献标志码：ＡＢｏｎｄ－ｓｌｉｐＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳＣｏｎｔａｃｔＡｎａｌｙｓｉ

3、ｓＺＨＡＯＷｅｉ－ｐｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｔａｃｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｕｌｌ－ｏｕｔｓｐｅｃｉｍｅｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍＡＮＳＹＳ１０．０．Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｕｃｈａｓｄｅｆｉｎｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｍｏｄｅｌ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎ

4、ｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ（ＦＥＭ），ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｔａｃｔｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｐｏｓｔ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｔｔｉｎｇｕｐ３－ＤｃｏｎｔａｃｔｐａｉｒｗｉｔｈｅｌｅｍｅｎｔＴａｒｇｅ１７０ａｎｄＣｏｎｔａ１７４ｗａｓｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＢｏｔｈｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆＣｏｕｌｏｍｂｆｒｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄａｄｈｅｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｗｅｒｅｒｅｃｏｍｍｅ

5、ｎｄｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂｏｎｄ－ｓｌｉｐｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳｃｏｎｔａｃｔａｎａｌｙｓｉｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｎｔａｃｔｆｒｉｃｔｉｏｎ，ｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｃｏｎｔａｃｔｓｔａｔｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｂａｒｐｕｌｌ－ｏｕｔｃａｎｂｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｕｐｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｍａｃｒｏｔｅｓｔ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅｔ

6、ｏｓｉｍｕｌａｔｅｂｏｎｄ－ｓｌｉｐｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｄｕｒｉｎｇｐｕｌｌ－ｏｕｔｔｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｆｉｎｅ－ｇｒａｉｎｅｄｓｔｅｅｌｂａｒ；ｂｏｎｄ－ｓｌｉｐ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＡＮ－ＳＹＳ；ｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［４］ｈａｒｄｔ等用改进的“界面层”模型模拟了粘结问题，０引言界面层划分成隆起的单元，其外形与钢筋肋形状相［１］１９６７年Ｎｇｏ等建立了第１个关于钢筋与混符，钢筋和混凝土视为线弹性材料，隆起单元采

7、用弹［２］凝土粘结问题的有限元模型。１９６８年Ｂｒｅｓｌｅｒ等塑性的受压本构模型模拟非线性行为，采用拉应力［３］和Ｎｉｌｓｏｎ提出用线性和非线性弹簧模拟钢筋与混截断的Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则破坏面描述多轴应力下［５］凝土的粘结行为，这种“界面层”模型得到了广泛的的破坏情况。１９９２年Ｃｏｘ等基于对拔出试验数认可，到现在仍然被广泛地应用。１９８４年Ｒｅｉｎ－据的分析提出了２－Ｄ塑性粘结模型，在钢筋周围有收稿日期：２０１１－０４－０５基金项目：国家高技术研究发展计划（“八六三”计划）项目（２００７ＡＡ０

8、３Ｚ５５０）作者简介：赵卫平（１９８１－），男，河北石家庄人，工学博士研究生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｉｐｉｎｇｚｈａｏ１６３＠１６３．ｃｏｍ。第２期赵卫平：基于ＡＮＳＹＳ接触分析的粘结－滑移数值模拟４５限厚度的区域内，建立了局部滑移模与粘结应力之［６］间的关系。１９９５年ＶａｎＭｉｅｒ等提出一种非常特别的有限元模型，模型中采用了２０世纪９０年代兴起的格构模型，混凝土被规则或随机生成的格构形式“微梁”代替，模型充分考虑了材料的不均匀性。“微梁”的