ansys混凝土问题分析

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1、ANSYS混凝土问题分析1．关于模型钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式分为三种：分离式、整体式和组合式模型◆分离式模型：把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，即混凝土和钢筋各自被划分为足够小的单元，两者的刚度矩阵是是分开来求解的，考虑到钢筋是一种细长的材料，通常可以忽略起横向抗剪强度，因此可以将钢筋作为线单元处理。钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟钢筋与混凝土之间的粘结和滑移。一般钢筋混凝土是存在裂缝的，而开裂必然导致钢筋和混凝土变形的不协调，也就是说要发生粘结的失效与滑移，所以此种模型的应用最为广泛。◆

2、整体式模型：将钢筋分布与整个单元中，假定混凝土和钢筋粘结很好，并把单元视为连续均匀材料，与分离式模型不同的是，它求出的是综合了混凝土与钢筋单元的整体刚度矩阵；与组合式不同之点在于它不是先分别求出混凝土与钢筋对单元刚度的贡献然后再组合，而是一次求得综合的刚度矩阵。◆组合式模型组合式模型分为两种：一种是分层组合式，在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层，并对截面的应变作出某些假设，这种组合方式在钢筋混凝土板、壳结构中应用较广；另一种组合方法是采用带钢筋膜的等参单元。当不考虑混凝土和钢筋二者之间的滑移，三种模型都可以

3、。分离式和整体式模型使用于二维和三维结构分析。就ANSYS而言，可以考虑分离式模型：混凝土(SOLID65)+钢筋(LINK单元或PIPE单元)，认为混凝土和钢筋粘结很好。如要考虑粘结和滑移，则可引入弹簧单元进行模拟，如果比较困难也可以采用整体式模型(带筋的SOLID65)。2．本构关系及破坏准则◆本构关系混凝土本构关系的模型对钢筋混凝土结构的非线性分析有重大影响。混凝土的本构就是表示在各种外荷载作用下的混凝土应力应变的响应关系。在建立混凝土本构关系时一般都是基于现有的连续介质力学的本构理论，在结合混凝土的力学

4、特性，确定甚至调整本构关系中各种所需的材料参数。通常，混凝土的本构关系可以分为线性弹性、非线性弹性、弹塑性及其他力学理论等四类。其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系，其他的不怎么用。线性弹性理论认为应力应变加载、卸载时呈线性关系，服从虎克定律，应力应变关系是相互对应的关系。在实际结构设计中线性弹性仍然是应用很广泛的本构模型。非线性弹性理论认为应力应变不成正比，但是有一一对应的关系。卸载后没有残余应变，应力状态完全由应变状态决定，而与加载历史无关。非线性弹性本构关系分为全量型（如Ottosen模型）和增量型

5、（如Darwin-Pecknold）两类。弹塑性本构关系则把屈服面和破坏面分开处理。根据混凝土单轴受压的试验研究结果，混凝土在应力未达到其强度极限以前，应力应变的非线性关系受塑性变形的影响，这可以用屈服面理论来解释。而在曲线的下降阶段，混凝土的非线性关系则主要受混凝土内部微断裂的影响，表现微损伤断裂的关系，可用破坏准则来评判。一般在经典的强度理论中，有Tresca、VonMises和Druck-Prager等屈服准则，此外还有Zienkiewicz-Pande、W.F.Chen、Nilsson屈服条件，破坏准则

6、有Mohr。混凝土破坏准则从单参数到五参数多大数十个模型，或借用古典强度理论或基于试验结果等。各个破坏准则的表达式和繁简程度各异，适用范围和计算精度也差别较大，给使用带来了一定的困难。◆破坏准则混凝土的破坏准则是在试验的基础上，考虑到混凝土的特点而求出来的。混凝土单轴受压的破坏公式有Hongnested表达式、指数形式表达式和Saenz表达式等；双轴荷载下的破坏准则有修正莫尔库仑准则、Kupfer公式、多折线公式及双参数公式等；三轴受力的古典强度理论有最大正应力理论、最大剪应力理论÷第四强度理论和Drucker

7、-Prager破坏准则等，由于古典强度理论中的材料参数为一个或两个，很难完全反映混凝土破坏曲面的特征，所以研究人员结合混凝土的破坏特点，提出了包含更多参数的破坏准则。多参数模型大多基于强度试验的统计而进行的曲线拟合，有Bresler-Pister、Willam-Warnke三参数模型、Ottosen四参数模型和Willam-Warnke五参数模型。ANSYS的SOLID65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。它可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维，型钢等），以及材料的拉裂和压

8、溃现象。它是在三维8节点等参元SOLID45的基础上，增加了针对于混凝土的性能参数和组合式钢筋模型。SOLID65单元最多可以定义3种不同的加固材料，及此单元允许同时拥有四种不同的材料。混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变能力；加强材料则只能受拉，不能承受剪切力。几点假设：●只允许在每个积分点正交的方向开裂。●积分点上出现裂缝之后，将通过调整材料属性来模拟开裂，裂缝的处理方式采用分