ANSYS中混凝土的計算問題

1、ANSYS中混凝土的計算問題ANSYS使用簡介發(fā)信人:rubors （寶馬），信區(qū):FEA標(biāo) 題：混凝土單元的應(yīng)用（solid65）轉(zhuǎn)載發(fā)信站：同舟共濟(jì)站（2002年09月08日17:16:34星期天），站內(nèi)信件ANSYS中混凝土的計算問題【精華】最近做了點計算分析，結(jié)合各論壇關(guān)于這方面的討論，就一些問題探討如下，不當(dāng)之 處，敬請指正。一、關(guān)于模型鋼筋混凝土有限元模型根據(jù)鋼筋的處理方式主要分為三種，即分離式、分布式和組合 式模型?？紤]鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)和滑移，則采用引入粘結(jié)單元的分離式模型；假定 混凝土和鋼筋粘結(jié)很好，不考慮二者之間的滑移，則三種模型都可以；分離式和分布式模 型適用于二維和

2、三維結(jié)構(gòu)分析，1ANSYS使用簡介后者對桿系結(jié)構(gòu)分析比較適用。裂縫的處理方式有離散裂縫模型、分布裂縫模型和斷裂力學(xué)模型，后者目前尚處研究 之中，主要應(yīng)用的是前兩種。離散裂縫模型和分布裂健模型各有特點，可根據(jù)不同的分析 目的選擇使用。隨著計算速度和網(wǎng)格自動劃分的快速實現(xiàn)，離散裂縫模型乂有被推廣使用 的趨勢。就ANSYS而言，她可以考慮分離式模型（solid65+link8,認(rèn)為混凝土和鋼筋粘結(jié) 很好，如要考慮粘結(jié)和滑移，則可引入彈簧單元進(jìn)行模擬，比較困難?。部刹捎梅植?式模型（帶筋的solid65）。而其裂健的處理方式則為分布裂縫模型。二、關(guān)于本構(gòu)關(guān)系混凝土的本構(gòu)關(guān)系可以分為線彈性、非線性彈

3、性、彈塑性及其它力學(xué)理論等四類，其 中研究最多的是非線性彈性和彈塑性本構(gòu)關(guān)系，其中不乏實用者。混凝土破壞準(zhǔn)則從單參 數(shù)到五參數(shù)模型達(dá)數(shù)十個模型，或借用古典強(qiáng)度理論或基于試驗結(jié)果等，各個破壞準(zhǔn)則的 表達(dá)方式和繁簡程度各異，適用范圍和計算精度差別也比較大，給使用帶來了一定的2ANSYS使用簡介困難。就ANSYS而言，其問題比較復(fù)雜些。1. ANSYS混凝土的破壞準(zhǔn)則與屈服準(zhǔn)則是如何定義的？采用tb, concr, mat num則定義T W-W破壞準(zhǔn)則(failure criterion),而非屈服準(zhǔn)則 (yield criterion) o Wf破壞準(zhǔn)則是用于檢查混凝土開裂和壓碎用的，而混凝土的

4、塑性可 以另外考慮(當(dāng)然是在開裂和壓碎之前)。理論上破壞準(zhǔn)則(failure criterion)和屈服 準(zhǔn)則(yield criterion)是不同的，例如在高靜水壓力下會發(fā)生相當(dāng)?shù)乃苄宰冃?，表現(xiàn)為 屈服，但沒有破壞。而工程上乂常將二者等同，其原因是工程結(jié)構(gòu)不容許有很大的塑性變 形，旦混凝土等材料的屈服點不夠明確，但破壞點非常明確。定義tb,concr matnum后僅 僅是定義了混凝土的破壞準(zhǔn)則和缺省的本構(gòu)關(guān)系，即w-w破壞準(zhǔn)則、混凝土開裂和壓碎 前均為線性的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，而開裂和壓碎后采用其給出的本構(gòu)關(guān)系。但屈服準(zhǔn)則尚可另 外定義(隨材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，如tb, MKIN,則定義的屈服準(zhǔn)

5、則是Von Mises,流動法則、 硬化法則也就確定了)。2定義tb,concr后可否定義其它的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系3ANSYS使用簡介當(dāng)然是可以的，并且只有在定義tb,concr后，有些問題才好解決。例如可以定義 tb, mis。,輸入混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線(多折線實現(xiàn))，這樣也就將屈服準(zhǔn)則、流動法則、 硬化法則等確定了。這里可能存在一點疑問，即ANSYS中的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是拉壓相等的， 而混凝土材料顯然不是這樣的。是的，因為混凝土受拉段非常短，認(rèn)為拉壓相同影響很小, 且由于定義的tb,concr中確定了開裂強(qiáng)度，所以盡管定義的是一條大曲線，但應(yīng)用于受 拉部分的很小。三、具體的系數(shù)及公式1定義tb,

6、concr時候的兩個系數(shù)如何確定？一般的參考書中，其值建議先取為0.30.5(江見鯨)，原話是“在沒有更仔細(xì)的數(shù)據(jù) 時，不妨先取0.30.5進(jìn)行計算”，足見此0. 3%. 5值的可用程度。根據(jù)我的經(jīng)驗和理由,建議此值取大些，即開裂的剪刀傳遞系數(shù)取0.5,（定要0.2）閉合的剪力傳遞系數(shù)取1.0。 支持此說法的還有現(xiàn)行鐵路橋規(guī)的抗4ANSYS使用簡介剪計算理論，以及原公路橋規(guī)的容許應(yīng)力法的抗計剪計算。2定義混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線單向應(yīng)力應(yīng)變曲線很多，常用的可參考國標(biāo)混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范，其中給出的應(yīng)力應(yīng)變曲 線是二次曲線+直線的下降段，其參數(shù)的設(shè)置按規(guī)范確定即可。當(dāng)然如有實測的應(yīng)力應(yīng)變 曲線更好了。四、關(guān)于收斂的問題ANSYS混凝土計算收斂（數(shù)值）是比較困難的，主要影響因素是網(wǎng)格密度、子步數(shù)、收 斂準(zhǔn)則等，這里討論如下。1網(wǎng)格密度：網(wǎng)格密度適當(dāng)能夠收斂。不是網(wǎng)格越密越好，當(dāng)然太稀也不行，這僅僅 是就收斂而言的，