用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結構或構件

1、用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結構或構件以上兩個軟件國外都有人用來分析鋼管混凝土結構，但建模的方法不盡相同。關鍵在于鋼管和混凝土本構關系的選取以及兩者之間的界面處理方法，各位有沒有這方面的經驗能向我們大家介紹一下。程序中大概只有Drucker-Prager比較適合描述受約束混凝土的本構關系，因為這個模型可以考慮hydrostaticstress(流體靜應力)的影響。在程序中，需要輸入cohesion,angleofinternalfriction,(onemoreforANSYSistheangleofdilatancy)。值得注意的是，兩個軟件確定這幾個參數的公式各不相同，很是令人

2、頭疼。其實usermanuals不可能給出明確的表達式，因為到目前為止，好像沒有研究把鋼管的強度，混凝土的強度，含鋼率等等因素(i.e.theconfinement)全部在Drucker-Prager中考慮進去。至于兩種材料的界面，日本的HanbinGe曾用linkelement來模擬，但在他的文章中，沒有詳細的描述。軸壓狀況下，好像可以忽略滑移。偏壓可能情況有所不同。韓教授書上的混凝土應力-應變關系，可以簡單理解為單向受力的混凝土本構關系(考慮了鋼管的約束)，因此不能用于多向應力狀態(tài)下混凝土的有限元分析。材料非線性有限元分析，需要定義材料的屈服面，流動準則，強化準則，等等。對受約束的混凝土，

3、還要考慮體積膨脹，鋼管對它的約束等因素。顯然，不是一個簡單的應力-應變曲線所能概括的。三向有限元分析，需要定義屈服面、流動準則和強化準則等等，而考慮鋼管約束的混凝土本構關系，只是應力-應變關系。對鋼管混凝土的有限元分析，主要困難是如何定義屈服面，和模擬兩個材料之間的滑移，我曾經用過接觸分析(contactanalysis)來求軸壓構件的承載力，發(fā)現最大承載力能夠比較精確地求得，但是精確的荷載-位移曲線很難獲得，因為商用軟件(AnsysMarc)里面的D-P模型是塑性模型。最近正在想定義一個適用于鋼管混凝土的本構關系，不知道能夠行的通。有了確定的結果，一定和大家探討。沒想到一年前發(fā)的一個帖子引起

4、大家這麼多關注，感謝大家的支持。本人現在已完全實現用Ansys分析鋼管混凝土，現在將我的思路介紹一下，不當之處請指正。1。鋼單元采用殼元，混凝土采用實體元，界面采用接觸單元，另外也可以加彈簧單元，如果加彈簧單元后，接觸元的摩擦系數可設為002。鋼材用彈塑性模型，泊桑比可取為0.25,混凝土模型的彈性階段泊松比可取為0.2,彈塑性階段有兩種方式實現，一種采用Drucker-Prager模型，因為該模型中兩個參數和具體約束狀態(tài)相關，但選擇時計算結果差別不大，建議對于圓形截面采用同一組參數，對于方、矩形分區(qū)采用兩組參數；另一種方法是直接輸入由試驗得出的單向素混凝土模型，因為所謂的三向應力應變模型是在

5、單向基礎上產生的，給出雙向應力狀態(tài)和單向應力狀態(tài)情況下的比值，根據計算過程中截面的變形，即可得出截面實際的應力分布。界面的摩擦系數可采用0.25。3。對于短柱可采用1/4對稱截面，對于長柱可采用1/2對稱截面。4。以上方法分析結果不僅能較精確的得出承載力，而且能模擬下降段，和大量試驗結果吻合較好。請問各位高手，鋼管混凝土接觸分析中，面對面的接觸單元怎么生成？需要設置什么參數？看了幾本書，都講的很含糊，看不懂，不知怎么搞？現在只會用接觸單元向導做，挺麻煩的，選擇面不好選！而且程序自己完成了設置，要是它采用的參數和自己想要的不一樣咋辦？ttt_ttt所說的：苜取輸入由試驗得出的單向素混凝土模型，因

6、為所謂的三向應力應變模型是在單向基礎上產生的，給出雙向應力狀態(tài)和單向應力狀態(tài)情況下的比值那輸入應力應變關系時是直接用單向應力應變關系？還是輸入考慮三向應力狀態(tài)后(更改參數后)所計算的應力應變關系？ansys中可否按書上所列的輸入完整的三向應力應變關系，而不是僅僅一條應力應變曲線？如何輸入啊？也看到有人說，定義tb,concr后，定義tb,mkin,輸入混凝土的應力應變關系曲線，這樣也就將屈服準則、流動法則、硬化法則等確定了。這樣計算是否合理？輸入的單軸應力應變可否？望各位大俠不吝指教1、鋼管對混凝土的約束效應，根本不能由彈簧單元反映出來。因為，受到約束后的混凝土相當于一種特殊的混凝土，可以稱為

7、“約束混凝土”，而對于約束混凝土，必須首先研究其本身的本構關系，即應力-應變發(fā)展關系，同時需要研究它的屈服準則、后繼屈服準則以及破壞準則，這就需要有新的材料模型，”約束混凝土”與普通混凝土的本構關系有區(qū)別，在過鎮(zhèn)海鋼筋混凝土原理一書中，專門介紹過約束混凝土的本構關系KENT-PAR模型。在韓林海老師一書中也有介紹。2、彈簧的模擬只是可以將鋼管對混凝土的約束作用進行傳遞。混凝土的受約束后的性能有了，但是它受到鋼管的約束這樣產生，主要是通過彈簧單元或其他界面單元來實現，實現的準確有否，關鍵在于彈簧的f-d曲線來定義，可以用combination39來模擬。3、混凝土的材料本構的定義(1)、D-P材

8、料，可以反映混凝土的拉壓強度不同，但是不能反映開裂。至于三個參數的取值，可以參考ANSY葉文手冊的高級手冊。(2)、CONCRETE料的定義。單調加載分析本人建議：(A)、受約束混凝土的應力-應變關系：非線彈性材料曲線。(B)、CONCRETE壞準則。反復加載分析，陸新征建議：(A)、隨動強化模型；(B)、CONCRE破壞準則。4、以上僅為個人意見，請供參考，本人也一直在努力！我覺得，如果不考慮泊松比的變化，在ansys的三維有限元模擬體現不出來鋼管的約束效應。因此，如果不考慮泊松比變化，可以考慮利用約束混凝土下的單軸應力一應變關系再結合ansys已有的屈服準則、流動準則、強化準則，而soli

9、d65考慮混凝土的拉裂和壓碎，因此還多了一個破壞準則我覺得ansys里面的非線性本構關系本身已體現了屈服準則、流動準則、強化準則，因為，我覺得我們用的時候，都是先定義一個非線性材料特性，然后再輸入該非線性材料特性所對應的本構關系的參數，這兩天剛學的，請批評指正，謝謝！這個地方我沒搞明白，我看不少命令流文件定義solid65的時候就這樣子tb,concr,2!定義2號為混凝土1tbdata,0.9,1,1.8,50!定義混凝土的c1,c2,Rl,Ra我沒看到另外定義什么隨動強化，我看幫助文件，感覺concr破壞準則是適合鋼筋混凝土構件在沖擊荷載下的本構關系，我看有人用tb,concr,2!定義2

10、號為混凝土1tbdata,0.5,1.0,1.8,1!定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數0.5,閉合裂縫傳遞系數1.0,!單軸受拉極限強度，單軸受壓極限強度1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數按缺省取值。然后再來一個MP,PRXY,1,0.20MP,DENS,1,25E3TB,MELA,1,0,9TBTEMP,0TBPT,0.000100,3.3e6TBPT,0.000500,8.82e6TBPT,0.001000,15.11e6TBPT,0.001500,18.89e6TBPT,0.002000,20.15e6TBPT,0.002500,19.31e6TBPT,0.003000,18.47

11、e6TBPT,0.003500,17.63e6TBPT,0.004000,16.79e6這樣的命令流，意思是先讓混凝土的壓碎判據失效，然后再定義一個本構關系，這樣是不是有矛盾？我覺得tb,concr,2就可以了，然后定義那前面四個參數就可以了，沒有必要再弄BKIN準則，不知道什么回事，tb,concr,2!定義2號為混凝土1上面的在這個地方應該是tb,concr,1tbdata,0.5,1.0,1.8,1!定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數0.5,閉合裂縫傳遞系數1.0,!單軸受拉極限強度，單軸受壓極限強度1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數按缺省取值。然后再來一個MP,PRXY,1,0.2

12、0MP,DENS,1,25E3TB,MELA,1,0,9TBTEMP,0TBPT,0.000100,3.3e6TBPT,0.000500,8.82e6TBPT,0.001000,15.11e6TBPT,0.001500,18.89e6TBPT,0.002000,20.15e6TBPT,0.002500,19.31e6TBPT,0.003000,18.47e6TBPT,0.003500,17.63e6TBPT,0.004000,16.79e6我看，覺得沒有理由這樣做啊，希望大家給我答疑啊我這幾天做了帶約束拉桿的方鋼管在水平荷載和垂直荷載下分析，當solid65只定義concr破壞準則時，打開壓脆

13、，可以收斂，峰值和試驗曲線基本相同，力一位移關系與試驗曲線相差較大，當同時定義本構關系，我嘗試用了2種，一種是隨動強化模型，一種是dp模型采用mkin模型時，本構關系采用了honstad本構關系，也試了韓林海老師的方鋼管混凝土的約束混凝土本構，都試了考慮下降段和不考慮下降段的情況，對dp材料模型，利用國內文獻上出現的兩種不同的計算c1,c2,c3的方法（計算結果相差較大）這些嘗試都沒有達到最終的收斂效果，我參考的試驗算例的變形位移角比較大，達到6%我基本上沒辦法得到收斂的結果，我采用的是位移控制加載前面的回貼好像已經有人做出來，而且效果不錯，希望更詳細介紹一下，謝謝1、solid45單元本身不

14、帶考慮開裂與壓碎功能的，所以您打開和關閉壓碎、拉裂，對他來說，對沒有任何意義，不信，您可以檢查一下您的結果，壓根就看不到任何的裂縫！2、我看了您的命令流，我的看法主要有：一、混凝土材料的定義您用的是tb,concr,2!定義2號為混凝土tbdata,0.5,1.0,1.8,34!定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數0.5,閉合裂縫傳遞系數1.0,!單軸受拉極限強度，單軸受壓極限強度1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數按缺省取值。采用ansys提供的專用的混凝土材料模型，該模型采用Willam&Warnke五參數破壞準則!,solid65的本構關系的判斷在破壞準則之前，按陸新征的建議，不

15、采用壓碎判據（crush）,設定單軸抗壓強度=-1tb,dp,2!定義混凝土的本構關系采用Drucker-Prager（DP）材料模型tbdata,4.48,60.5,60.5!定義solid65的Drucker-prager材料特性，粘聚力4.48,內摩擦角60.5,膨脹角60,考慮采用相關流動法則我的建議是這樣的：TB,MELA,3,1,8,!定義混凝土的本構關系采用多折線非線彈性（mutilinearnonlinearelastic）材料模型，對于單調加載是合理的！TBTEMP,0TBPT,0.0001,2.0TBPT,0.0005,9.73TBPT,0.0008,14.9TBPT,0.001,18TBPT,0.0015,24TBPT,0.002,30TBPT,0.0033,10TB,CONC,3,1,9,TBTEMP,0TBDATA,0.25,0.75,3.0,-1,定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數0.5,閉合裂縫傳遞系數1.0,!單軸受拉極限強度3.0,單軸受壓極限強度1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數按缺省取值。TBDATA,二、求解控制設置cnvtol,U,0.05