鋼筋混凝土結構有限元分析的案例
鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結構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（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（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結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開 『分享』鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用
目 錄：
第一章 緒論
1.1 鋼筋混凝土結構非線性分析的意義
1.2 鋼筋混凝土結構的有限元分析的特點與現狀
1.3 鋼筋混凝土結構有限元分析的發展趨勢
1.4 鋼筋混凝土結構非線性分析中的幾個基本概念
第二章 鋼筋混凝土結構材料的本構關系
2.1 概述
2.2 鋼筋的本構關系
2.3 混凝土的本構關系
2.4 鋼筋與混凝土之間的粘結
第三章 鋼筋混凝土結構有限元分析中的幾種單元
3.1 鋼筋混凝土結構極限元分析計算步驟
3.2 平面單元
3.3 桿系單元
3.4 聯結單元
3.5 鋼筋混凝土結構有限元模型的選擇
第四章 非線性有限元分析的計算方法
4.1 混凝土的開裂與破壞
4.2 有限元非線性方程組的解法
4.3 單元開裂和屈服后的處理
4.4 結構進入負剛度后的處理方法
第五章 鋼筋混凝土構件有限元分析
5.1 按桿系結構進行梁的有限元分析
5.2 鋼筋混凝土構件的荷載—撓度曲線計算
5.3 按平面應力問題進行梁的有限元分析
第六章 鋼筋混凝土框架結構有限元分析
6.1 基本假定與結構簡化
6.2 結構非線性計算模型
6.3 結構有限元非線性分析
第七章 鋼筋混凝土剪力墻結構有限元分析
7.1 概述
7.2 鋼筋混凝土剪力墻非線性有限元分析的基本理論
7.3 鋼筋混凝土剪力墻有限元分析實例
第八章 鋼筋混凝土結構動力有限元分析
8.1 動力分析的基本要求
8.2 動力方程及單元特性
8.3 動力特性的求解方法
8.4 動力反應的求解方法
8.5 動力系統的簡化方法
附錄 A 鋼筋混凝土剪力墻結構非線性有限元分析源程序
附錄 B 鋼筋混凝土構件裂縫及變形圖繪制
參考文獻
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鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用.part2.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用.part3.rar
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型
通常鋼筋混凝土結構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（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（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結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。
展開 《混凝土結構有限元分析 》
作者：江見鯨 陸新征 葉列平 編著
出版社：清華大學出版社 出版日期：2005-3-1
原 價：￥46
CAEnet價：￥46元
郵費:￥5元
總價:￥51元
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ISBN：730210350X 386 系列：清華大學土木工程系列教材 尺寸：小16開 印張：25 字數：593000 印次：2 印刷時間：2006/02/01 用紙：膠版紙 版次：1
<<混凝土結構有限元分析>>系在十余年的教學基礎上編寫而成的，為清華大學研究生精品教材之一，本書的特點是理論性和實用性并重。
全書共分10章，不僅系統、深入地介紹了鋼筋混凝土結構有限元分析的基本理論和方法，同時還介紹了一些新的數值分析方法，此外本書還介紹了混凝土單元的建模技巧和分析方法。具體包括應力與應變分析、混凝土的破壞準則、混凝土材料的本構關系、鋼筋混凝土有限元模型、混凝土的斷裂與損傷、非線性方程的求解、桿系有限元模型等內容。
本書既可作為高等院校土建類專業的研究生和高年級本科生的教材，也可作為廣大土建科研人員、技術人員的參考圖書。
【內容提要】
本書系統、深入地介紹了鋼筋混凝土結構有限元分析的理論和方法，主要內容包括：混凝土破壞準則和本構模型、鋼筋混凝土有限元離散化方法、非線性方程組求解方法及結構出現負剛度時的一些處理技巧。本書還介紹了近期國內外學者采用并發展的一些新的數值方法，例如離散單元法、剛體彈簧元法和無網格法。針對目前國內工程界廣泛采用的通用有限元程序，介紹了塵土單元的建模技巧和分析技術。
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鋼筋混凝土結構非線性有限元分析.pdf
本書對用有限元法分析鋼筋混凝土結構作了系統、深入的論述。內容包括混凝土強度理論，本構關系模式，有限元離散技術，非線性數值方法和有關程序設計，反映了在這一領域的國內外最新成果。本書將理論闡述、數值計算和程序設計緊密結合，并附有非線性分析源程序，便于工程應用。
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轉，鋼筋混凝土結構非線性有限元在ANSYS中的分析
前言
混凝土是一種力學性能十分復雜的建筑材料,由水泥、砂、石、水及各種外加劑硬化而成,成分復雜,性能多樣.迄今為止,還不能說對混凝土的力學性能己經完全掌握了。對于鋼筋混凝土結構的分析和強度計算,傳統的方法是建立基于大量試驗研究的經驗公式,對于常規設計而言,這種方法仍不失其實用價值。但是基于試驗數據的經驗公式并不能滿足人們對鋼筋混凝土結構深入認識的需要,諸如混凝土的彈塑性性質、混凝土的開裂及鋼筋與混凝土的交互作用等。
1967年,Ngo和Scordelis將有限元方法應用于分析混凝土梁。隨著計算機技術的快速發展,非線性有限元法在鋼筋混凝土結構分析中得到了廣泛的應用,它不僅應用于普通建筑構件,如梁、板、剪力墻等.也應用于人型特殊復雜結構。同時對于結構和構件的全過程分析,必須借助非線性有限元方法才能得出合理的結論。此外非線性有限元還能夠幫助和改進一部分試驗,應用非線性有限元法對于減少試驗數量、減輕試驗的勞動量、提高效率很有意義。
但是,和一般連續介質力學中的有限元方法相比,對鋼筋混凝土結構進行有限元分析還存在不少困難,這些困難主要存在于:鋼筋和混凝土是力學性能很不相同的材料。混凝土材性復雜、成分多樣,特別是在復雜應力狀態和加載歷史下,其本構關系還有許多問題值得研究。在荷載作用下,一般鋼筋混凝土結構是帶裂縫工作的.混凝土的變形(如收縮和徐變)和時間相關,另外,影響混凝土和鋼筋之間粘結滑移的因素也很多,其中規律還有待深入研究。鋼筋混凝土結構的非線性有限元分析離開了計算機是不可能實現的,因此程序編制特別重要。
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『原創』鋼筋混凝土有限元分析——技術現狀報告.pdf
美國土木工程師學會混凝土與瓦工結構分會編輯
河海大學版，周氏等翻譯
鋼筋混凝土有限元分析——技術現狀報告.part1.rar
鋼筋混凝土有限元分析——技術現狀報告.part2.rar
鋼筋混凝土有限元分析——技術現狀報告.part3.rar
鋼筋混凝土有限元分析——技術現狀報告.part4.rar
基于通用有限元程序和微平面模型分析復雜應力混凝土結構
目的為了能準確模擬混凝土的各種復雜力學行為,從而對復雜應力混凝土結構進行準確分析.方法基于微觀層次的混凝土本構模型———微平面模型原理,將其與具有優越非線性分析能力的通用有限元程序MSC.MARC相結合,開發了相關程序,并對混凝土在單軸、雙軸、三軸、往復受力等各種應力狀態下的行為和一片實際剪力墻的滯回加載進行了模擬分析計算.結果通過與相關試驗結果的比較,驗證了程序的可靠性,并指出了現有通用有限元程序在模擬復雜應力混凝土受力行為上的問題.結論本程序可較好地應用于分析復雜混凝土結構
基于通用有限元程序和微平面模型分析復雜應力混凝土結構.pdf
展開 ANSYS 有限元模型 鋼結構混凝土橋梁 ￥39
本模型為ansys15.0鋼結構混凝土橋梁，模型沒有問題可以計算，附件包含完整的db文件。演示的結果為加了重力的計算結果，可以根據需求改變約束和荷載進行計算。
基于ABAQUS的鋼筋混凝土結構的裂縫分析
1 鋼筋混凝土梁的試件尺寸及配筋圖
試件特征：根據試驗要求，試驗梁的混凝土強度等級為C30，混凝土保護層厚度為25mm。
適筋梁：①為 2φ18。梁的中間 400mm區段內無腹筋，其余區域配有 6@100 的箍筋，
以保證不發生斜截面破壞。梁的受壓區配有兩根架立筋，通過箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。
2 基于實體單元模型的建立
根據原始構件尺寸及配筋圖通過創建鋼筋、混凝土實體以及將實體裝配等過程進行鋼筋混凝土梁的建立，并給鋼筋混凝土梁施加位移條件和邊界條件。
3 基于實體單元的模擬
3.1 單元類型選擇
ABAQUS 軟件中實體單元類型種類居多，功能多樣，應用廣泛。本文根據模型的受力特點，混凝土采用三維二節點實體縮減積分單元 (C3D8R) , 即滿足精度又可以減小計算量。鋼筋采用三維二節點桁架單元 (T3D2)
[1] 。
3.2 混凝土本構模型
本文在進行實體單元模擬時，混凝土本構模型選取混凝土塑性損傷(CDP)模型。根據我國《混凝土結構設計規范》(GB 50010—2002)給出的混凝土單軸受壓和受拉應力-應變曲線
方程進行計算。受壓應力-應變曲線如圖 3 所示，計算公式見式(1)—式(4)。
式中:αa、αd為混凝土單軸受壓應力-應變曲線上升段和下降段的參數值,按規范要求取
值；f *c 為混凝土單軸抗壓強度；εc 為與 f *c相對應的混凝土峰值壓應變。
混凝土單軸受拉應力-應變曲線如圖 4 所示,計算公式見式(4)—式(8)。
式中，αt為混凝土單軸受拉應力-應變曲線下降段的參數值,按規范要求取值;f *t 為混凝
土單軸抗拉強度；εt為與 f *t相對應的混凝土峰值拉應變[2]。
展開 
鋼筋混凝土結構彈塑性分析在ANSYS 中的實現
摘 要 鋼筋混凝土結構是現代土木工程中最常用的結構形式。本文針對運用ANSYS 進行鋼筋混凝土結
構的彈塑性分析，通過與理論解比較，依據分析對象的結構層次（結構、構件）、分析類型（靜
力單調加載、反復加載）、荷載水平（線彈性、彈塑性），討論了單元類型、材料模型及模型參
數的選取，必要時甚至采用UPF 等二次開發工具進行分析。分析表明，合理的模型可以得到令
人滿意的結果。
關鍵詞 鋼筋混凝土結構 彈塑性 ANSYS不錯！
附件地址：http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=7957
展開 ANSYS經典案例在Workbench中實現 | 某鋼筋混凝土結構分析
在前五期的ANSYS經典案例在Workbench中實現的分享中，我們分享了ANSYS經典案例在Workbench中實現之汽車剎車盤制動噪音分析、密封圈仿真分析、基于網格重劃分的金屬成型仿真分析和渦輪機葉片冷卻過程的熱應力分析以及薄壁結構的屈曲與后屈曲分析（可以點擊藍色文字查看前期內容），本期為大家分享鋼筋混凝土結構分析。
案例六:某鋼筋混凝土結構分析
1、工程背景
鋼筋混凝土結構在建筑和部分機械結構中經常被用到，鋼筋布置不合理會使得結構在載荷影響下（例如恒定靜載，沖擊載荷，地震載荷等）發生脆性斷裂。所以，對于混凝土和鋼筋的力學性能研究非常重要。本案例以某簡化的跨海橋橋墩結構為例，介紹如何在ANSYS Workbench環境中定義混凝土材料，同時在ANSYS Workbench環境中如何考慮加強筋進行結構仿真。本案例中的結構并非實際真實結構，但是，通過該案例可以讓廣大用戶了解如何在ANSYS Workbench環境中定義高級材料非線性模型中的微平面材料模型，同時如何在ANSYS Workbench環境中定義結構加強筋。
2、問題描述
本案例中的結構模型取材自某跨海大橋的橋墩。所有尺寸均非實際尺寸，且不考慮跨海大橋的拉索結構，假設所有載荷全部施加橋墩橫梁上。同時，橋墩橫梁上布置了上下兩層鋼筋，每層九條，每條間距0.5m。仿真中，鋼筋材料定義為默認結構鋼材料：彈性模量2e5MPa；泊松比為0.3。
圖1 幾何模型
圖2 加強筋布置
其中，混凝土材料采用ANSYS中的微平面材料模型，加強筋采用REINF264單元。常規實體單元和加強筋單元在節點位置處連接。
展開 【CAE案例】鋼筋混凝土結構的非線性地震分析的建模和實驗驗證
01 案例背景
為了滿足評估地震載荷對土木工程性能影響的需求，SEPTEN與EDF研發部門合作，開展了一項關于模擬鋼筋混凝土結構的研究與開發計劃。該項目的重要貢獻是開發了交替循環載荷下的兩種鋼筋混凝土模型：2D各向異性的Nada?_B模型，與3D各向同性Endo_Isot_Béton模型。
目前這些模型需要進行深入的驗證工作，除了驗證模型之外，這項工作也必須規定模型的使用規則，使得結果更具可靠性。本次驗證工作基于鋼筋混凝土結構在地震載荷下的實驗，給出了使用Nada?_B模型模擬Camus 3實驗與用Endo_Isot_Béton模型模擬樓板實驗的結果。
02 仿真過程
Camus 3模型是一個與實際建筑比例為1：3的建筑模型。如下圖所示，它是由兩個無開口承重墻組成，由6層樓板連接而成，他們被錨定在振動臺上。混凝土的力學特性是通過在一個F160*320mm的模型試件上進行相關實驗確定的。
圖1 Camus 3模型
施加的地震載荷有兩種，左圖是從PS92規則中Nice S1頻譜中推導出來的人工加速度圖，并將其歸一化為0.25g。右圖是Meledy Ranch的自然地震信號，相較于前者，后者的信號頻率更高，強度更強，持續時間更短。
圖2 Nice S1加速度時序譜與Meledy Ranch加速度時序譜
施加的應力是水平的，與樓板平行。如下圖所示，模型采用局部雙軸方法建模。采用雙線性位移插值的四節點（四高斯點）薄膜單元來表示帆、梁、板、臺架接觸層和振動臺。附加質量由相同類型的有限元建模，以考慮旋轉慣性。
平臺有四個支座，每個支座的剛度采用通過混凝土塊進行的試驗預估的剛度。采用雙節點桿式構件表示垂直向和水平向的鋼筋。模型中沒有顯示橫向鋼筋，假定鋼筋與混凝土完美粘結。
展開 ANSYS 鋼結構 混凝土 懸索橋4 有限元 模型 ￥99
本模型為ansys15.0鋼結構橋梁，模型沒有問題可以計算，附件包含完整的db文件及命令流。演示的結果為加了重力的計算結果，可以根據需求改變約束和荷載進行計算。
