ansys鋼筋混凝土建模
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys鋼筋混凝土建模的視頻教程
ANSYS/ls-dyna爆破荷載下鋼筋混凝土梁動(dòng)力響應(yīng)分析模擬課程
1.課程亮點(diǎn)：利用CAD-ANSYS對(duì)鋼筋混凝土模型建模后對(duì)鋼筋批量化處理，完成模型建立。 模型計(jì)算時(shí)間為50ms，采用等效爆破荷載方式，大量節(jié)約求解時(shí)間，得出跨中位移曲線等。 鋼筋的創(chuàng)建流程、鋼筋與混凝土之間的完全耦合接觸及粘結(jié)滑移接觸講解。
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精品課程A39-鋼筋混凝土板梁柱滯回模擬（標(biāo)準(zhǔn)鋼筋混凝土構(gòu)件建模視頻）
本課程為精品課程A39-鋼筋混凝土板梁柱滯回模擬（標(biāo)準(zhǔn)鋼筋混凝土構(gòu)件建模視頻）。 適用對(duì)象： 全國各高校結(jié)構(gòu)工程方向的研究生，尤其是課題與鋼筋混凝土板梁柱節(jié)點(diǎn)滯回模擬有關(guān)的。 課程亮點(diǎn)：非以往視頻的簡(jiǎn)單介紹，核心步驟實(shí)操講解，各個(gè)環(huán)節(jié)，詳細(xì)介紹。干貨中的干貨，精品中的精品。1個(gè)多小時(shí)的講解，節(jié)約您半年的時(shí)間，直擊要害，尤其是課題遇到瓶頸，需要新idea的同學(xué)，適合購買。
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【01】基于ANSYS的鋼筋混凝土梁開裂過程模擬(分離式建模)教程
以一種配筋率的鋼筋混凝土適筋梁作為算例進(jìn)行了ANSYS的仿真分析，結(jié)合這個(gè)算例，介紹了該適筋梁的整個(gè)建模的過程，并且用了不同的加載方式施加荷載，非線性求解完成后，分別得到不同加載方式下的荷載和跨中撓度曲線、主筋應(yīng)力和跨中的撓度曲線、混凝土梁的軸向應(yīng)力、受拉縱筋的應(yīng)力以及裂縫開展的過程，提供相應(yīng)的后處理的命令流。 ? ? ? ?
￥89 1小時(shí)10分鐘 2718播放
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ansys鋼筋混凝土建模的實(shí)例教程
利用大型通用有限元軟件ANSYS進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建模、計(jì)算分析、結(jié)果處理是目前針對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行數(shù)值模擬的重要步驟。如何采用ANSYS進(jìn)行鋼筋混凝土建模，能否把握有限元模型的可行性、合理性是將有限元理論應(yīng)用到實(shí)際工程中較為關(guān)鍵的一環(huán)。
按照目前在建模中對(duì)鋼筋的處理方式，ANSYS鋼筋混凝土建模方法主要分為三種：整體式、分離式以及組合式，每種方法都具有不同的建模特點(diǎn)，現(xiàn)略做總結(jié)如下。
一、整體式建模
ANSYS采用Solid65單元來模擬混凝土,所謂整體式建模也即是在建模過程中，通過對(duì)65單元進(jìn)行實(shí)常數(shù)的設(shè)置來考慮鋼筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的作用。這種方法將鋼筋彌散于整個(gè)單元中，并視單元為連續(xù)均勻材料。與其他方法比較，整體式建模的單元?jiǎng)偠染仃嚲C合了鋼筋和混凝土單元的剛度矩陣，并且是一次性求得綜合的剛度矩陣。
因此，在采用整體建模方法時(shí)，在建模之前，應(yīng)首先求得單元各個(gè)方向的配筋率，并設(shè)置實(shí)常數(shù)，一般適用于體量較大，配筋比較規(guī)整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。整體式建模所得計(jì)算結(jié)果對(duì)比實(shí)驗(yàn)來講，其計(jì)算的開裂荷載誤差較小，但開裂荷載后的整體荷載位移曲線與實(shí)驗(yàn)相比誤差較大。但采用整體建模方法的主要好處是能有效避免因?yàn)閱卧?xì)分導(dǎo)致的應(yīng)力奇異問題，有利于提高整體計(jì)算的收斂性性能。
二、分離式建模
與整體式建模方法不同，分離式建模是指在建模過程中，考慮鋼筋與混凝土的相互作用，分別選用不同的單元來模擬鋼筋和混凝土。一般而言，鋼筋采用線單元link8模擬，混凝土選用配筋率為0的素混凝土Solid65單元模擬。
由于采用不同單元建模，如果認(rèn)為結(jié)構(gòu)在受外部荷載作用時(shí)，鋼筋與混凝土在相互約束情況下會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑移，這時(shí)可以在鋼筋與混凝土之間添加粘結(jié)單元來模擬鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)與滑移，一般采用非線性彈簧conbin39。
展開 一受均布荷載的簡(jiǎn)支梁，跨度為3000mm,截面為100x200mm，配有兩根鋼筋，承受的均布載荷為0.04N/mm*mm。命令中采用了1/4模型，材料參數(shù)詳見命令中。由于選擇時(shí)采用的是實(shí)體號(hào)而不是坐標(biāo)，可能在有些系統(tǒng)上會(huì)受到影響，各位注意。
!鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁分析
/COM, Structural
!----------定義單元及材料等---------------------
/PREP7
et,1,link8 !定義link8單元
et,2,solid65 !定義solid65單元
keyopt,2,7,1
r,1,314 !定義link8單元的面積
r,2 !定義solid65的實(shí)常數(shù)號(hào)
mp,ex,1,2e5 !定義link8單元的彈性模量
mp,prxy,1,0.3 !定義link8單元的泊松系數(shù)
mp,ex,2,4e4 !定義solid65單元的彈性模量
mp,prxy,2,0.3 !定義solid65單元的泊松系數(shù)
tb,concr,2 !定義2號(hào)為混凝土
tbdata,,0.9,1,1.8,50 !定義混凝土的c1,c2,Rl,Ra
!----------建立幾何模型-------------------------
blc4, , ,50,200,1500 !定義梁體
/view,1,1,1,1 !定義ISO查看
/ang,1
vplot !繪制梁體
kwpave,5 !工作平面移動(dòng)到關(guān)鍵點(diǎn)5
wpoff,25 !工作平面移動(dòng)25mm
wprot,0,0,90 !工作平面旋轉(zhuǎn)
vsbw,1 !分割梁體
wpoff,0,40 !工作平面移動(dòng)40mm
wprot,0,90 !工作平面旋轉(zhuǎn)
vsbw,all !分割梁體
wpoff,300 !再將梁體分割為三個(gè)區(qū)域
wprot,0,0,90 !
展開 3、 MISO或BISO模型（SOLID65單元）以Willam-Warnke理論為主，可考慮混凝土開裂和壓碎行為，可采用分離模型和整體式模型，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析提供了手段，比較老牌的方法，比較靠譜。但該單元計(jì)算分析的收斂問題很讓人頭痛，尤其在荷載-位移曲線水平段和下降段時(shí)。只支持與link180單元一同使用，鋼筋與混凝土單元需要共節(jié)點(diǎn)，因此復(fù)雜結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格劃分存在一些難度。
4、粘結(jié)滑移的模擬，鋼筋采用link單元，混凝土采用solid185單元，在梁截面的兩個(gè)方向只須耦合其自由度，在縱向（縱筋方向）添加非線性彈簧Combin39即可，難度在于本構(gòu)。在普通的鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移作用多此一舉，若研究課題中，鋼筋和混凝土間的粘結(jié)-滑移作用本身就是重點(diǎn)或者參數(shù)之一，可以試試這種建模思路。本文不提及，有興趣的可以交流。
展開 01 分離式建模方法（考慮粘結(jié)滑移）
半年沒更帖子，最近有時(shí)間繼續(xù)把坑補(bǔ)完。
上次介紹了ANSYS中模擬鋼筋混凝土構(gòu)件的分離式建模方法，鋼筋和混凝土之間的相互作用關(guān)系是共節(jié)點(diǎn)。而實(shí)際上，鋼筋與其附近的混凝土之間存在粘結(jié)-滑移的關(guān)系。
本文介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的一種進(jìn)階方法——分離式建模（考慮粘結(jié)滑移）
粘結(jié)-滑移作用通過在重合的鋼筋和混凝土節(jié)點(diǎn)上添加非線性彈簧combin39來考慮。這意味著在建立幾何模型和劃分網(wǎng)格時(shí)，需要注意以下兩點(diǎn)：
① 混凝土梁體和鋼筋需要分別建模（而非在梁體上切割出鋼筋線體后賦值）。
② 混凝土梁體的節(jié)點(diǎn)位置需要和鋼筋節(jié)點(diǎn)位置相重合（或接近），這意味著劃分網(wǎng)格時(shí)，需要協(xié)調(diào)兩者的單元尺寸。
混凝土與鋼筋節(jié)點(diǎn)位置重合（或靠近）
對(duì)于鋼筋混凝土梁，一般來說只需對(duì)縱筋考慮粘結(jié)-滑移作用。因此對(duì)位置重合的鋼筋和混凝土節(jié)點(diǎn)，在梁截面的兩個(gè)方向只須耦合其自由度，在縱向（縱筋方向）添加非線性彈簧Combin39即可。
其中，非線性彈簧的F-X屬性即是鋼筋混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系（注意要乘以單元長度）。這個(gè)粘結(jié)滑移關(guān)系有大量可供參考的規(guī)范和文獻(xiàn)，可按需取用。
02 案例分析
仍然是如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用考慮粘結(jié)滑移的分離式建模方法模擬，此次計(jì)算中不考慮箍筋的建模。
鋼筋混凝土梁尺寸簡(jiǎn)圖
有限元模型示意圖如下：
鋼筋混凝土梁模型示意圖
核心的命令流是如何寫一個(gè)循環(huán)，自動(dòng)地對(duì)重合的混凝土和鋼筋節(jié)點(diǎn)施加耦合作用和非線性彈簧單元：
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展開 01 分離式建模方法（共節(jié)點(diǎn)）
上次介紹了ANSYS中使用SOLID65中配筋率實(shí)常數(shù)來考慮鋼筋的“整體式建模方法”：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1794777
本文則介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的常用方法——分離式建模（共節(jié)點(diǎn)）
分離式建模即將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋網(wǎng)按照其主要幾何構(gòu)造建模，并賦予其桿單元（LINK180等）屬性。又按照鋼筋網(wǎng)與混凝土的連接方法細(xì)分為“共節(jié)點(diǎn)”、“考慮粘結(jié)滑移”、“EMBEDDED方法”等。
鋼筋與混凝土共節(jié)點(diǎn)即鋼筋單元上的節(jié)點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)重合位置的混凝土節(jié)點(diǎn)本身為共節(jié)點(diǎn)，這種方法忽略了鋼筋與混凝土間的粘結(jié)滑移作用，但勝在相對(duì)簡(jiǎn)便，且在大多數(shù)情況下考慮粘結(jié)滑移與否對(duì)結(jié)果的影響不大。
要使網(wǎng)格劃分時(shí)鋼筋節(jié)點(diǎn)與混凝土節(jié)點(diǎn)本身為共節(jié)點(diǎn)，那么就要求幾何上鋼筋線（Line）本身就是混凝土體（Volume）體內(nèi)的線，這也是“共節(jié)點(diǎn)”的基本操作思路。下圖可以很好地幫助理解其原理：
02 案例分析
仍然是如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用共節(jié)點(diǎn)的分離式建模方法模擬，實(shí)例詳情可能與真實(shí)工程和試驗(yàn)相比有不合理之處，只借此著重展示共節(jié)點(diǎn)的整體式建模操作方法。
鋼筋混凝土梁尺寸簡(jiǎn)圖
有限元模型（取1/2對(duì)稱結(jié)構(gòu)）示意圖如下，可見通過這種方法可詳細(xì)地考慮鋼筋籠的特征。
鋼筋混凝土梁模型示意圖
體現(xiàn)在實(shí)際操作中，核心的命令流是靈活使用工作平面變換（WP系列命令）、切割（VSBW）操作切割出鋼筋線，并用LATT命令對(duì)不同的鋼筋線進(jìn)行賦值。
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磨料與水均使用sph建模，磨料隨機(jī)分布在水中，占比30%，混凝土與鋼筋混合建模，可以輸出滾刀、巖石、鋼筋溫度，滾刀三向力等，該算例計(jì)算時(shí)間為30分鐘
混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀力學(xué)性能具有決定性影響。界面過渡區(qū)（ITZ）作為骨料與水泥基體間的薄弱相，顯著影響混凝土的力學(xué)行為與耐久性?；贏NSYS軟件構(gòu)建含界面過渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，可有效表征混凝土細(xì)觀非均質(zhì)特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)材料性能的影響機(jī)制。該研究為揭示混凝土損傷演化規(guī)律提供理論支撐，對(duì)優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、提升結(jié)構(gòu)耐久性具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值與工程應(yīng)用前景。
<figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202601/attachment/6591659150824865b9cbc53943e93220.png" style="display: inline-block
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混凝土細(xì)觀骨料堆積模型采用
ABAQUS中的殼單元大家通常用于模擬鋼板等鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)于混凝土板殼，新手可能對(duì)內(nèi)部的配筋方式，以及前后處理方法可能存在各種問題。實(shí)際上，ABAQUS提供了鋼筋混凝土板配筋的接口，這種“寫入式”而不進(jìn)行直接建模的方法通常比較冷門且后處理相對(duì)不主流。今天喵星人就通過一個(gè)教程教你學(xué)會(huì)鋼筋混凝土殼單元的前處理與后處理。
0.前提
使用板殼單元的有限元模擬必須有兩個(gè)前提：
1、板殼力學(xué)及殼單元通常應(yīng)用于一個(gè)方向尺寸遠(yuǎn)小于另外兩個(gè)方向
1.1. 案例概述
本案例展示了一個(gè)基于 ANSYS APDL 的超大跨鋼管混凝土拱橋有限元建模與分析過程。橋梁主跨超過 400 米，模型采用雙單元法（Double-Element Method），以簡(jiǎn)化且合理的方式模擬鋼管混凝土拱橋在彈性階段的整體受力與剛度特性。模型經(jīng)過充分驗(yàn)證，可一次性完成恒載分析并順利收斂，結(jié)果穩(wěn)定可靠，可作為工程參考和教學(xué)示例的基礎(chǔ)模型。
該案例提供了完整的可運(yùn)行文件
ABAQUS二維隨機(jī)多邊形骨料及界面過渡區(qū)（ITZ）的混凝土細(xì)觀建模研究，可有效揭示混凝土內(nèi)部多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)機(jī)理。該模型能夠真實(shí)反映骨料隨機(jī)分布特征及ITZ對(duì)裂縫萌生與擴(kuò)展的影響，為準(zhǔn)確模擬混凝土損傷演化過程、預(yù)測(cè)宏觀力學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)，對(duì)提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與安全性具有重要意義。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立多邊形骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）、水泥砂漿基體多相材料混凝土細(xì)觀有限元模型。
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1、 引言
本教學(xué)聚焦于土木工程中鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能領(lǐng)域，通過 Abaqus 有限元分析軟件開展光圓鋼筋混凝土拉拔過程仿真建模實(shí)踐教學(xué)。課程以典型拉拔工況為對(duì)象，系統(tǒng)講解從幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分到載荷施加及結(jié)果分析的全流程操作。
2、 幾何模型與材料參數(shù)
（1） 模型構(gòu)建：
本教學(xué)中涉及的部件模型均通過 abaqsu軟件自帶的制圖功能繪制。鑒于課程核心聚焦于方法講解，因此不再展開闡述部件建模的具體操作環(huán)節(jié)
LS-DYNA | 彈丸侵徹鋼筋混凝土9個(gè)月前
彈丸侵徹鋼筋混凝土。
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