基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析.pdf

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1、解放军理工大学工程兵工程学院课程论文基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析课程名称：高等军桥结构分析专业：桥梁与隧道工程学生姓名：马森学号：S201103062指导教师：郭志昆教授陈万祥讲师时间：2012年7月14日基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析马森（解放军理工大学工程兵工程学院，江苏，南京，210007）摘要：讨论了在大型有限元软件ANSYS中用于混凝土材料的Solid65单元,介绍了混凝土和钢筋共同工作时的建模方法及相互连接的处理,利用Solid65单元对钢筋混凝土板进行了分析。分析表明,用S

2、olid65单元模拟钢筋混凝土材料所得到的结果,能较好地反映钢筋混凝土板的非线性力学特征。关键词：Solid65单元；ANSYS；钢筋混凝土结构中图分类号：TU37511;O242121文献标识码:A钢筋混凝土是土木工程中应用最广泛的材料，钢材料（如岩石）。该单元具有八个节点，每个节点有筋混凝土相关力学问题的分析是进行土木工程分析的三个自由度，即x,y,z三个方向的线位移；还可对三个基础。对于性质复杂的钢筋混凝土结构,材料非线性方向的含筋情况进行定义。Solid65单元最多可以定义与几何非线性常同时存在,

3、用传统的方法来分析和描3种不同的加固材料，即此单元允许同时拥有4种不同述难度非常大，用有限元等工程软件进行钢筋混凝土的材料。混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕的力学行为的模拟分析，对于结构设计的合理性与经变的能力；加强材料则只能受拉压，不能承受剪切力。济性非常有意义。1Solid65单元1.1单元简介通常钢筋混凝土结构有限元分析的单元分为两种：杆系单元和实体单元。前者着重分析单元力(包括力和图1Solid65单元弯矩)与位移(包括位移和转角)之间的关系，而后者着重分析单元的应力-应变关系。单元类型的选

4、取应兼顾1.2几点假设计算规模、材料模型的精度等多方面的因素。对于全结构规模较大，可将结构离散成杆系单元进行分析。（1）只允许在每个积分点正交的方向开裂；对于复杂区域(梁柱节点)或重要的构件等可将杆系结（2）积分点上出现裂缝之后，将通过调整材料属构计算的力和位移施加到实体单元模型上，分析局部性来模拟开裂，裂缝的处理方式采用分布模应力和应变。在结构分析中应尽可能多地采用三维实型而非离散模型；体单元模型，力求最大程度地真实模拟实际结构构件。（3）混凝土材料初始时是各向同性的；Solid65单元用于含钢筋或不含

5、钢筋的三维实体（4）除了开裂和压碎,混凝土也会塑性变形,常模型。该实体模型可具有拉裂与压碎的性能。在混凝采Drucker-Prager屈服面模型模拟其塑性土的应用方面，如用单元的实体性能来模拟混凝土，行为的应力应变关系。在这种情况下,一般而用加筋性能来模拟钢筋的作用。当然该单元也可用在假设开裂和压碎之前，塑性变形已经完成。于其它方面，如加筋复合材料（如玻璃纤维）及地质1.3Solid65单元的应用算的收敛（在混凝土材料数据表的第9个系数中的输入值即为拉伸应力松弛的折减系数）。应力松弛并不能在实际应用中一般

6、要为solid65单元提供以下数反应因为次生裂缝的产生而引起的应力应变关系的变据：实参数，即设定Solid65单元在三维空间各个方化。松弛系数在裂缝处为零，因此，相应的开裂面上向的钢筋材料编号、位置、角度和配筋率等；材料模的刚度也是零。型，设定混凝土和钢筋材料的弹性模量、泊松比、密在几何非线性分析时可用“SOLCONTROL,,,INCP”度；数据表，给定钢筋和混凝土的本构关系和破坏准命令设定考虑抗压刚度的影响。抗压刚度的影响在线则。关于单元几何图形、节点位置、单元坐标系请见性屈曲分析中会被自动考虑。图1

7、。单元性质为八节点各向同性材料，单元包括一种实体材料和三种钢筋材料，用命令MAT输入对混凝2混凝土与钢筋的组合土材料的定义，而有关钢筋的细则需在实常数中定义，包括材料号、体积率、方向角(THETA,PHI)，钢筋的方向角可通过命令/Eshape以图示方式校验。整体式模型，直接利用Solid65提供的实参数建立体积率是指钢筋的体积与整个单元体积的比，钢钢筋模型；分离式模型，位移协调使用杆件单元模拟筋的方向通过单元坐标系中的两个角度（度制）来定钢筋，混凝土和钢筋共用节点；分离式模型，界面单义。当钢筋的材料号为

8、0或等于单元的材料号时则不考元在杆件单元和混凝土单元之间加入界面单元进行模虑它的作用。拟。另外，有关混凝土的材料定义，如剪切传递系数，在条件允许的情况下，优先使用整体式模型滑移拉应力，压应力都应在数据表中给出，详细描述见表影响可以通过折减钢筋弹性模量加以模拟，推荐折减“Solid65混凝土材料数据表”。通常剪力传递系数为量：65～80％；在类似节点受往复荷载作用的问题，0～1.0，0表示平滑的裂缝（完全丧失剪力传递作用），由于