基于ANSYS的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)三維實體建模技術(shù)

1、ANSYS信息發(fā)布： ZXL2006-4-6 16:59:21666 次 來源： 易路網(wǎng)文字 大 中小 自動滾屏（右鍵暫停）引言ANSYSANSYS混凝土這種復(fù)雜材料的結(jié)構(gòu)進行分析時，需要針對分析對象的結(jié)構(gòu)層次、分析類型、荷載水平等合理采取單元類型和材料模型，才能夠取得滿意的分析結(jié)果。結(jié)構(gòu)分析的主要步驟為：建立結(jié)構(gòu)模型。定義單元類型、賦予單元實常數(shù)構(gòu)成結(jié)構(gòu)幾何體；定 義幾何體材料屬性從而構(gòu)成結(jié)構(gòu)模型；對結(jié)構(gòu)模型進行劃分網(wǎng)格。施加載荷和邊界條件。根據(jù)工程 具體分析要求，等效簡化邊界約束，布置承受荷載。校驗、求解。運行過程中通過參數(shù)效驗、檢查 模型建立的準(zhǔn)確性，及時進行修正。評價和分析結(jié)果。運行結(jié)

2、果可以通過控制輸出模式，根據(jù)需要 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元類型通常鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力）與位移（包括位移和轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系，而后者著重分析單元的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。（梁柱節(jié)點）或重要的構(gòu)件等可將桿系結(jié)構(gòu)體系計算的力和型，力求最大程度的真實模擬實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析中的模型的有限元模型主要有以下三類：分離式模型（如 ANSYS 中的link8 單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS 中的solid65 單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯(lián)結(jié)單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)和滑移，若鋼筋和混凝土之間

3、的粘結(jié)很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯(lián)結(jié)，可以不考慮聯(lián)結(jié)單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發(fā)揮作用)，而開裂必然導(dǎo)致鋼筋和混凝土變形不協(xié)調(diào)，也就是說必然存在粘結(jié)失效和滑移的產(chǎn)生，因此這種模型被廣泛的應(yīng)用。單元剛度矩陣的推導(dǎo)與一般有限元相同。組合式模型分別求出各自的單元剛度，然后組合起來。整體式模型整體式模型是假設(shè)鋼筋分布于整個單元中，并把單元視為連續(xù)均勻材料（如 ANSYS 中的四面體等-solid65的貢獻組合起來，一次求得綜合的單元剛度矩陣。后兩種模型共同點是它們的單元剛度矩陣都是反映鋼筋混凝土的綜合剛度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析中裂縫處理的主要方式混凝土最重要的特征之

4、一是其抗拉強度很低，在很多情況下混凝土結(jié)構(gòu)是帶縫工作的。裂縫引起3離散裂縫模型縫寬度也可確定。但因幾何模型的調(diào)整、計算量大等，其應(yīng)用受到限制。分布裂縫模型斷裂力學(xué)或其它模型問題，對于多個裂縫及其各個裂縫之間的相互影響問題，研究工作目前尚不成熟。ANSYS鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型劃分方式，例如均采用體單元，但是這種模型的收斂性常存在問題。Concrete截面和裂縫閉合截面的剪切傳遞參數(shù)，單軸和多軸的抗拉、抗壓強度等。這種模型比較容易得到收斂的解。材料模型ANSYS非彈性材料；溫度相關(guān)和溫度無關(guān)材料等。但大多數(shù)為基于經(jīng)典材料力學(xué)理論的均質(zhì)材料模型，與混凝土的本構(gòu)關(guān)系有很大區(qū)別，這些材料模型包括經(jīng)典雙線性

5、隨動強化模型(Bilinear Kinematic,BKI N)、多線隨動強化模型(MultilinearKinematic,MKIN)、雙線等向強化模型(Bilinear Isotropic,BISO)、多線等向強化模型(Multilinear Isotropic,MISO)等，這些材料模型均符合Von Mise1。(BKIN)。3 足以反映混凝土材料特性，如該模型無法反映混凝土壓潰和開裂后退出工作的特性，而混凝土不開裂則鋼筋不能發(fā)揮作用從而未能發(fā)揮鋼筋混凝土的優(yōu)勢。因此，該模型可以在線彈性階段或混凝土單調(diào)加載進入非線性階段范圍內(nèi)描述混凝土的特性，該模型還不能夠完整地描述混凝土特性。裂縫模型

6、ANSYS平流式沉淀池結(jié)構(gòu)分析模型的建立現(xiàn)以山東省濰北水廠平流式沉淀池在正常運行狀態(tài)下池壁應(yīng)力分析為例，說明三維實體有限元模72m3.5m，0.3m，總寬19.3m，設(shè)二組對稱布置。單元類型選取1/4壁底部約束簡化為固定支座，結(jié)構(gòu)對稱部位簡化為單方向滑移約束支座。池壁采用“自頂向下”法的實體建模方式，利用ANSYS（BLOCK），通過布爾操作（BOOLEANS）進一步修改，得1/4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型Solid65Concrete材料模型的選取對所選取得鋼筋混凝土模型輸入以下材料參數(shù)數(shù)據(jù)：實參數(shù)（real constants）。根據(jù)已完成Solid65材料模型（Material Model）。根據(jù)選用的C30HRB300。鋼筋材料選擇雙折線等強硬化模型，給定一個應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系DataTable。混凝土材料，則選用MKINDataTable，利用SOLID65Concr