小軟件怒刷存在感 —— Xtract應(yīng)用實(shí)例
Xtract是一款優(yōu)秀的截面分析軟件,在土木工程領(lǐng)域比較突出的實(shí)用功能主要是兩點(diǎn):1.計(jì)算分析出任意截面(含組合截面)的塑性鉸F-D曲線;2.計(jì)算分析出任意截面的PMM屈服面。在面向工程領(lǐng)域,小編就以上兩點(diǎn)功能做一個(gè)比較全面的流程化介紹。
案例一:400x800型鋼混凝土梁;鋼骨尺寸為400x200x10x16;混凝土標(biāo)號(hào)C30;鋼筋標(biāo)號(hào)HRB400,型鋼牌號(hào)Q345,求其彎矩-曲率鉸曲線及其關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
首先,在使用軟件前,我們需要先定義混凝土與鋼材的本構(gòu),Xtract雖然已經(jīng)自帶大量的約束、非約束混凝土本構(gòu)模型,但在工程領(lǐng)域,我國(guó)規(guī)范在截面設(shè)計(jì)時(shí)未考慮約束混凝土承載力及變形能力的增強(qiáng),故本構(gòu)模型小編推薦使用混凝土規(guī)范附錄C.2.4的混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線,將規(guī)范公式通過(guò)excel形成數(shù)據(jù)后導(dǎo)入Xtract中。
本文中,小編采用C30混凝土,fcr取設(shè)計(jì)值。
參數(shù)中壓應(yīng)變下的Yield Strain對(duì)應(yīng)規(guī)范中的規(guī)范中的εcr,Ultimate strain對(duì)應(yīng)規(guī)范中的εcu。拉應(yīng)變下的ultimate strain建議取較大值或與鋼筋取值相同。
鋼筋本構(gòu)采用軟件自帶的本構(gòu)模型,HRB400鋼筋各參數(shù)取值如圖所示,本例的屈服應(yīng)力均對(duì)應(yīng)采用設(shè)計(jì)值。
型鋼鋼骨的取值除屈服應(yīng)力外與鋼筋類似。
小編建議初學(xué)者把鋼材屈服后的顏色分別修改為:受壓藍(lán)色,受拉紅色,這會(huì)有助于使用者定性判斷模型結(jié)果是否正確。
定義完材料后建立分析截面模型,一般比較簡(jiǎn)單的截面可以手動(dòng)建立,復(fù)雜截面模型除手動(dòng)方法外(效率比較低),也可采用如CAD二次開(kāi)發(fā)后導(dǎo)入的方法。
本例的模型建立后如下:
考慮到我國(guó)規(guī)范中縱向鋼筋的保護(hù)層厚度一般約為30mm,手動(dòng)建模時(shí)的snap size可調(diào)整為30mm。
模型建完后建立相應(yīng)的分析工況,本案例尋求獲得該鋼骨梁在負(fù)彎矩(梁端頂部受拉)狀態(tài)下的塑性鉸F-D曲線,建立moment curvature分析工況,參數(shù)如下圖所示:
至此,梁的M-C塑性鉸的模型建立完畢。
運(yùn)行分析,軟件隨之繪制出一道優(yōu)美的曲線,離結(jié)果又近了一步。
簡(jiǎn)單判斷一下,根據(jù)之前的設(shè)定,鋼材紅色代表受拉屈服,鋼材藍(lán)色代表受壓屈服,基本滿足分析的設(shè)定,打開(kāi)analysis report
計(jì)算結(jié)果的關(guān)鍵數(shù)據(jù)均羅列其中,根據(jù)其簡(jiǎn)化的彎矩-曲率鉸模型可進(jìn)一步接力運(yùn)用在罕遇地震彈塑性模型中。
案例二:500x500鋼筋混凝土柱;混凝土標(biāo)號(hào)C30;鋼筋標(biāo)號(hào)HRB400,求其PMM屈服面。
材料本構(gòu)的輸入與案例一類似,模型建立后如圖所示:
建立PM interaction分析工況,為了得到屈服面的結(jié)果,小編按30°為一檔共建立了0°~180°的7中工況。同時(shí),因?yàn)槲覀兦蟮氖乔妫炷恋膌imiting strains小編采用了規(guī)范εcr取值,即單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)cr相應(yīng)的混凝土峰值壓應(yīng)變,否則在這個(gè)本構(gòu)模型下,求出來(lái)的桃子圖容易變成屁桃。
運(yùn)行分析,7條優(yōu)雅的PM屈服線繪制完成。
將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到繪圖軟件中,基于材料設(shè)計(jì)值的立體的桃子就完成了。
作者: 南翔結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)
來(lái)源非解構(gòu)
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