ansys中混凝土的计算问题

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1、ANSYS使用简介发信人:rubors(宝马),信区:FEA 标题:混凝土单元的应用(solid65)[转载] 发信站:同舟共济站(2002年09月08日17:16:34星期天),站内信件 ANSYS中混凝土的计算问题【精华】 最近做了点计算分析,结合各论坛关于这方面的讨论,就一些问题探讨如下,不当之处,敬请指正。 一、关于模型 27ANSYS使用简介钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种,即分离式、分布式和组合式模型。考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移,则采用引入粘结单元的分离式模型;假定混凝土和钢筋粘结很好,不考虑二者之间的滑移,则三种模型都可以;

2、分离式和分布式模型适用于二维和三维结构分析,后者对杆系结构分析比较适用。裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型,后者目前尚处研究之中,主要应用的是前两种。离散裂缝模型和分布裂缝模型各有特点,可根据不同的分析目的选择使用。随着计算速度和网格自动划分的快速实现,离散裂缝模型又有被推广使用的趋势。就ANSYS而言,她可以考虑分离式模型(solid65+link8,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,比较困难!),也可采用分布式模型(带筋的solid65)。而其裂缝的处理方式则为分布裂缝模型。 二、关于本构关系 27A

3、NSYS使用简介混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它力学理论等四类,其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系,其中不乏实用者。混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型,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方式和繁简程度各异,适用范围和计算精度差别也比较大,给使用带来了一定的困难。 就ANSYS而言,其问题比较复杂些。 1.ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的? 采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failurecriterion),而非屈服准则(yieldcriterion)。W-W破

4、坏准则是用于检查混凝土开裂和压碎用的,而混凝土的塑性可以另外考虑(当然是在开裂和压碎之前)。理论上破坏准则(failurecriterion)和屈服准则(yieldcriterion)是不同的,例如在高静水压力下会发生相当的塑性变形,表现为屈服,但没有破坏。而工程上又常将二者等同,其原因是工程结构不容许有很大的塑性变形,且混凝土等材料的屈服点不够明确,但破坏点非常明确。定义tb,concrmatnum后仅仅是定义了混凝土的破坏准则和缺省的本构关系,即W—W破坏准则、混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应变关系,而开裂和压碎后采用其给出的本构关系。但屈服准则尚可另外定义

5、(随材料的应力应变关系,如tb,MKIN,则定义的屈服准则是VonMises,流动法则、硬化法则也就确定了)。 2定义tb,concr后可否定义其它的应力应变关系 27ANSYS使用简介当然是可以的,并且只有在定义tb,concr后,有些问题才好解决。例如可以定义tb,miso,输入混凝土的应力应变关系曲线(多折线实现),这样也就将屈服准则、流动法则、硬化法则等确定了。这里可能存在一点疑问,即ANSYS中的应力应变关系是拉压相等的,而混凝土材料显然不是这样的。是的,因为混凝土受拉段非常短,认为拉压相同影响很小,且由于定义的tb,concr中确定了开裂强度,所以尽管

6、定义的是一条大曲线,但应用于受拉部分的很小。 三、具体的系数及公式 1定义tb,concr时候的两个系数如何确定? 一般的参考书中,其值建议先取为0.3~0.5(江见鲸),原话是“在没有更仔细的数据时,不妨先取0.3~0.5进行计算”27ANSYS使用简介,足见此0.3~0.5值的可用程度。根据我的经验和理由,建议此值取大些,即开裂的剪力传递系数取0.5,(定要>0.2)闭合的剪力传递系数取1.0。支持此说法的还有现行铁路桥规的抗剪计算理论,以及原公路桥规的容许应力法的抗计剪计算。 2定义混凝土的应力应变曲线 单向应力应变曲线很多,常用的可参考国标混凝土结构规范,

7、其中给出的应力应变曲线是二次曲线+直线的下降段,其参数的设置按规范确定即可。当然如有实测的应力应变曲线更好了。 四、关于收敛的问题 ANSYS混凝土计算收敛(数值)是比较困难的,主要影响因素是网格密度、子步数、收敛准则等,这里讨论如下。1网格密度:网格密度适当能够收敛。不是网格越密越好,当然太稀也不行,这仅仅是就收敛而言的,不考虑计算费用问题。但是究竟多少合适,没有找到规律,只能靠自己针对情况慢慢试算。 27ANSYS使用简介2子步数:NSUBST的设置很重要,设置太大或太小都不能达到正常收敛。这点可以从收敛过程图看出,如果F范数曲线在[F]曲线上面走形的很长,可

8、考虑增大n

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