用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件

1、用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件以上兩個(gè)軟件國(guó)外都有人用來(lái)分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，但建模的方法不盡相同。關(guān)鍵在于鋼管和混凝土本構(gòu)關(guān)系的選取以及兩者之間的界面處理方法，各位有沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芟蛭覀兇蠹医榻B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(gòu)關(guān)系，因?yàn)檫@個(gè)模型可以考慮 hydrostatic stress （流體靜應(yīng)力）的影響。在程序中，需要輸入cohesion, angle of internal friction，(one more for ANSYS is the angle of dilatancy)。 值得注意的是，兩個(gè)軟件確

2、定這幾個(gè)參數(shù)的公式各不相同，很是令人頭疼。 其實(shí)user manuals不可能給出明確的表達(dá)式，因?yàn)榈侥壳盀橹梗孟駴](méi)有研究把鋼管的強(qiáng)度，混凝土的強(qiáng)度，含鋼率等等因素（i.e. the confinement）全部在Drucker-Prager 中考慮進(jìn)去。 至于兩種材料的界面，日本的 Hanbin Ge曾用link element來(lái)模擬，但在他的文章中，沒(méi)有詳細(xì)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(shū)上的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，可以簡(jiǎn)單理解為單向受力的混凝土本構(gòu)關(guān)系（考慮了鋼管的約束），因此不能用于多向應(yīng)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

3、材料的屈服面，流動(dòng)準(zhǔn)則，強(qiáng)化準(zhǔn)則，等等。對(duì)受約束的混凝土，還要考慮體積膨脹，鋼管對(duì)它的約束等因素。顯然，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)力-應(yīng)變曲線所能概括的。 =三向有限元分析，需要定義屈服面、流動(dòng)準(zhǔn)則和強(qiáng)化準(zhǔn)則等等，而考慮鋼管約束的混凝土本構(gòu)關(guān)系，只是應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。 對(duì)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(gè)材料之間的滑移，我曾經(jīng)用過(guò)接觸分析（contact analysis）來(lái)求軸壓構(gòu)件的承載力，發(fā)現(xiàn)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?yàn)樯逃密浖ˋnsysMarc）里面的D-P模型是塑性模型。最近正在想定義一個(gè)適用于鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系，不知道能夠行

4、的通。有了確定的結(jié)果，一定和大家探討。=沒(méi)想到一年前發(fā)的一個(gè)帖子引起大家這麼多關(guān)注，感謝大家的支持。 本人現(xiàn)在已完全實(shí)現(xiàn)用Ansys分析鋼管混凝土，現(xiàn)在將我的思路介紹一下，不當(dāng)之處請(qǐng)指正。 1。鋼單元采用殼元，混凝土采用實(shí)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(shù)可設(shè)為0。 2。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(shí)現(xiàn)，一種采用Drucker-Prager模型，因?yàn)樵撃Ｐ椭袃蓚€(gè)參數(shù)和具體約束狀態(tài)相關(guān)，但選擇時(shí)計(jì)算結(jié)果差別不大，建議對(duì)于圓形截面采用同一組參數(shù)，對(duì)于方、矩形分區(qū)采用兩組參數(shù)；另一種

5、方法是直接輸入由試驗(yàn)得出的單向素混凝土模型，因?yàn)樗^的三向應(yīng)力應(yīng)變模型是在單向基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，給出雙向應(yīng)力狀態(tài)和單向應(yīng)力狀態(tài)情況下的比值，根據(jù)計(jì)算過(guò)程中截面的變形，即可得出截面實(shí)際的應(yīng)力分布。界面的摩擦系數(shù)可采用0.25。 3。對(duì)于短柱可采用1/4對(duì)稱截面，對(duì)于長(zhǎng)柱可采用1/2對(duì)稱截面。 4。以上方法分析結(jié)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(yàn)結(jié)果吻合較好。=請(qǐng)問(wèn)各位高手，鋼管混凝土接觸分析中，面對(duì)面的接觸單元怎么生成？需要設(shè)置什么參數(shù)？看了幾本書(shū)，都講的很含糊，看不懂，不知怎么搞？現(xiàn)在只會(huì)用接觸單元向?qū)ё觯β闊┑?，選擇面不好選！而且程序自己完成了設(shè)置，要是它采用的參數(shù)和自己

6、想要的不一樣咋辦？ =ttt_ttt所說(shuō)的： 直接輸入由試驗(yàn)得出的單向素混凝土模型，因?yàn)樗^的三向應(yīng)力應(yīng)變模型是在單向基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，給出雙向應(yīng)力狀態(tài)和單向應(yīng)力狀態(tài)情況下的比值 那輸入應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系時(shí)是直接用單向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？還是輸入考慮三向應(yīng)力狀態(tài)后（更改參數(shù)后）所計(jì)算的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？ ansys中可否按書(shū)上所列的輸入完整的三向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，而不是僅僅一條應(yīng)力應(yīng)變曲線？如何輸入??？ 也看到有人說(shuō)，定義tb,concr后，定義tb,mkin,輸入混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，這樣也就將屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則、硬化法則等確定了。這樣計(jì)算是否合理？ 輸入的單軸應(yīng)力應(yīng)變可否？ 望各位大俠不吝指教 =1、鋼管對(duì)混

7、凝土的約束效應(yīng)，根本不能由彈簧單元反映出來(lái)。      因?yàn)椋艿郊s束后的混凝土相當(dāng)于一種特殊的混凝土，可以稱為“約束混凝土”，而對(duì)于約束混凝土，必須首先研究其本身的本構(gòu)關(guān)系，即應(yīng)力-應(yīng)變發(fā)展關(guān)系，同時(shí)需要研究它的屈服準(zhǔn)則、后繼屈服準(zhǔn)則以及破壞準(zhǔn)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(gòu)關(guān)系有區(qū)別，在過(guò)鎮(zhèn)海鋼筋混凝土原理一書(shū)中，專(zhuān)門(mén)介紹過(guò)約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系KENT-PARK模型。在韓林海老師一書(shū)中也有介紹。 2、彈簧的模擬只是可以將鋼管對(duì)混凝土的約束作用進(jìn)行傳遞。     混凝土的受約束后的性能有了，但是它受到鋼管

8、的約束這樣產(chǎn)生，主要是通過(guò)彈簧單元或其他界面單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確有否，關(guān)鍵在于彈簧的f-d曲線來(lái)定義，可以用combination39來(lái)模擬。 3、混凝土的材料本構(gòu)的定義 （1）、D-P材料，可以反映混凝土的拉壓強(qiáng)度不同，但是不能反映開(kāi)裂。至于三個(gè)參數(shù)的取值，可以參考ANSYS中文手冊(cè)的高級(jí)手冊(cè)。 （2）、CONCRETE材料的定義。 單調(diào)加載分析本人建議： （A）、受約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：非線彈性材料曲線。 （B）、CONCRETE破壞準(zhǔn)則。 反復(fù)加載分析，陸新征建議： （A）、隨動(dòng)強(qiáng)化模型； （B）、CONCRETE破壞準(zhǔn)則。 4、以上僅為個(gè)人意見(jiàn)，請(qǐng)供參考，本人也一直在努力！ 我

9、覺(jué)得，如果不考慮泊松比的變化，在ansys的三維有限元模擬體現(xiàn)不出來(lái)鋼管的約束效應(yīng)。 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(yīng)力應(yīng)變關(guān)系再結(jié)合ansys已有的屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)準(zhǔn)則、強(qiáng)化準(zhǔn)則， 而solid65考慮混凝土的拉裂和壓碎，因此還多了一個(gè)破壞準(zhǔn)則 我覺(jué)得ansys里面的非線性本構(gòu)關(guān)系本身已體現(xiàn)了屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)準(zhǔn)則、強(qiáng)化準(zhǔn)則， 因?yàn)?，我覺(jué)得我們用的時(shí)候，都是先定義一個(gè)非線性材料特性，然后再輸入該非線性材料特性所對(duì)應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系的參數(shù)， 這兩天剛學(xué)的，請(qǐng)批評(píng)指正，謝謝！ =這個(gè)地方我沒(méi)搞明白， 我看不少命令流文件定義solid65的時(shí)候就這樣子 tb,concr,2 !定義

10、2號(hào)為混凝土 1 tbdata,0.9,1,1.8,50 !定義混凝土的c1,c2,Rl,Ra 我沒(méi)看到另外定義什么隨動(dòng)強(qiáng)化， 我看幫助文件，感覺(jué)concr破壞準(zhǔn)則是適合鋼筋混凝土構(gòu)件在沖擊荷載下的本構(gòu)關(guān)系， 我看有人用 tb,concr,2 !定義2號(hào)為混凝土 1 tbdata,0.5,1.0,1.8,1 !定義混凝土的張開(kāi)裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0, !單軸受拉極限強(qiáng)度,單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。 然后再來(lái)一個(gè) MP,PRXY,1,0.20 MP,DENS,1,25E3 TB,MELA,1,0,9 TBTEMP,0 TBPT,0

11、.000100,3.3e6 TBPT,0.000500,8.82e6 TBPT,0.001000,15.11e6 TBPT,0.001500,18.89e6 TBPT,0.002000,20.15e6 TBPT,0.002500,19.31e6 TBPT,0.003000,18.47e6 TBPT,0.003500,17.63e6 TBPT,0.004000,16.79e6 這樣的命令流，意思是先讓混凝土的壓碎判據(jù)失效，然后再定義一個(gè)本構(gòu)關(guān)系， 這樣是不是有矛盾？我覺(jué)得tb,concr,2就可以了，然后定義那前面四個(gè)參數(shù)就可以了，沒(méi)有必要再弄BKIN準(zhǔn)則， 不知道什么回事， =tb,concr

12、,2 !定義2號(hào)為混凝土 1 上面的在這個(gè)地方應(yīng)該是tb,concr,1 tbdata,0.5,1.0,1.8,1 !定義混凝土的張開(kāi)裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0, !單軸受拉極限強(qiáng)度,單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。 然后再來(lái)一個(gè) MP,PRXY,1,0.20 MP,DENS,1,25E3 TB,MELA,1,0,9 TBTEMP,0 TBPT,0.000100,3.3e6 TBPT,0.000500,8.82e6 TBPT,0.001000,15.11e6 TBPT,0.001500,18.89e6 TBPT,0.002000,20.1

13、5e6 TBPT,0.002500,19.31e6 TBPT,0.003000,18.47e6 TBPT,0.003500,17.63e6 TBPT,0.004000,16.79e6 我看，覺(jué)得沒(méi)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(dāng)solid65只定義concr破壞準(zhǔn)則時(shí)，打開(kāi)壓脆，可以收斂，峰值和試驗(yàn)曲線基本相同，力位移關(guān)系與試驗(yàn)曲線相差較大， 當(dāng)同時(shí)定義本構(gòu)關(guān)系， 我嘗試用了2種，一種是隨動(dòng)強(qiáng)化模型，一種是dp模型 采用mkin模型時(shí)，本構(gòu)關(guān)系采用了honstad本構(gòu)關(guān)系，也試了韓林海老師的方鋼管混凝土的約束混凝土本構(gòu)，都試了

14、考慮下降段和不考慮下降段的情況， 對(duì)dp材料模型，利用國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)上出現(xiàn)的兩種不同的計(jì)算c1,c2,c3的方法（計(jì)算結(jié)果相差較大） 這些嘗試都沒(méi)有達(dá)到最終的收斂效果，我參考的試驗(yàn)算例的變形位移角比較大，達(dá)到6%。我基本上沒(méi)辦法得到收斂的結(jié)果，我采用的是位移控制加載 前面的回貼好像已經(jīng)有人做出來(lái)，而且效果不錯(cuò)，希望更詳細(xì)介紹一下，謝謝 =1、solid45單元本身不帶考慮開(kāi)裂與壓碎功能的，所以您打開(kāi)和關(guān)閉壓碎、拉裂，對(duì)他來(lái)說(shuō)，對(duì)沒(méi)有任何意義，不信，您可以檢查一下您的結(jié)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(hào)

15、為混凝土 tbdata,0.5,1.0,1.8,34 !定義混凝土的張開(kāi)裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0, !單軸受拉極限強(qiáng)度,單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。采用ansys提供的專(zhuān)用的混凝土材料模型，該模型采用Willam & Warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則 !,solid65的本構(gòu)關(guān)系的判斷在破壞準(zhǔn)則之前，按陸新征的建議，不采用壓碎判據(jù)(crush)，設(shè)定單軸抗壓強(qiáng)度=-1 tb,dp,2 !定義混凝土的本構(gòu)關(guān)系采用Drucker-Prager(DP)材料模型 tbdata,4.48,60.5,60.5 !定義solid65的Druck

16、er-prager材料特性,粘聚力4.48,內(nèi)摩擦角60.5,膨脹角60,考慮采用相關(guān)流動(dòng)法則 我的建議是這樣的： TB,MELA,3,1,8, !定義混凝土的本構(gòu)關(guān)系采用多折線非線彈性（mutilinear nonlinear elastic）材料模型，對(duì)于單調(diào)加載是合理的！ TBTEMP,0 TBPT,0.0001,2.0 TBPT,0.0005,9.73 TBPT,0.0008,14.9 TBPT,0.001,18 TBPT,0.0015,24 TBPT,0.002,30 TBPT,0.0033,10 TB,CONC,3,1,9, TBTEMP,0 TBDATA,0.25,0.75,3.0,-1, 定義混凝土的張開(kāi)裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0, !單軸受拉極限強(qiáng)度3.0,單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。 TBDATA, 二、求解控制設(shè)置 cnvtol,U,0.05,2