ansys預應力混凝土的案例
ANSYS預應力鋼筋與混凝土耦合造成應力集中的一種解決方法
最近看文獻，偶然看到了長沙大學黃文雄的一篇文章《混凝土結構有限元分析中預應力筋模擬的新思考》，挺有意思，在此拆解分享，點擊上面的文章標題可以去CNKI下載(沒有數據庫支持的朋友可以給我發郵件)。
問題描述
用ANSYS計算預應力混凝土非線性有限元問題時，混凝土采用三維Solid單元，預應力鋼筋采用線性的Link單元。常規做法是分別建模，用耦合的方法使鋼筋和混凝土單元協調工作。
于是，問題出現了，當二維單元和三維單元進行耦合的時候，在耦合點處“天然出現應力集中現象”，而且應力集中對整體有限元計算精度的影響隨著單元尺度劃分的不同而不同。
作者還提供的對比計算結果如下：
原因分析
1.沿梁縱向，恰好也是鋼筋線性單元的布置方向，所以此方向上的應力和跨中撓度受單元劃分尺度影響很小；
2.沿梁豎向，曲線預應力有豎彎構造時，單元劃分尺度對豎向應力影響較大；
3.沿梁橫向，曲線預應力有橫彎構造時，單元劃分尺度對豎向應力影響較大；
4.當曲線預應力鋼筋的彎折半徑較小時，彎折區域應力集中可能會對計算結果有較大影響。
解決方案
作者提出了一個解決方案：用三維Solid單元代替二維單元模擬預應力鋼筋。并且通過對比計算得出以下結論：
1.沿跨度縱向方向”當單元劃分尺度適宜時”單元劃分尺度變化對于特征應力影響微乎其微；
2.沿截面豎向方向”單元劃分尺度變化時”其應力相對變化率約在5%以內；
3.沿截面橫向方向”單元劃分尺度變化時”其應力相對變化率約在10%以內，當單元劃分尺度選取適宜時”其應力相對變化率可控制在
5%左右。
至此，耦合產生的應力集中問題基本解決。
展開 預應力混凝土分析中等效荷載法與其它
眾所周知，在ANSYS中，預應力混凝土分析(有粘結)可采用等效荷載法和實體力筋法。所謂等效荷載法，就是將力筋的作用以荷載的形式作用于混凝土結構；所謂實體力筋法就是用solid模擬混凝土，而link模擬力筋。
1 等效荷載法的優缺點
優點是建模簡單，不必考慮力筋的具體位置而可直接建模，網格劃分簡單；對結構的在預應力作用下的整體效應比較容易求得。
其主要缺點是：
①等效荷載法沒有考慮力筋對混凝土的作用分布和方向，力筋對混凝土作用顯然在各處是不同的，等效荷載法則無法考慮；水平均布分量沒有考慮。
②對某些線形的力筋模擬困難，例如通常采用的是直線(較短)＋曲線＋直線(很長)＋曲線＋直線(較短)，這種形式的布筋等效起來麻煩，且可能不合理。
③難以求得結構細部受力反映，否則荷載必須施加在力筋的位置上，這又失去建模的方便性。
④在外荷載作用下的共同作用難以考慮，不能確定力筋在外荷載作用下的應力增量。
⑤對張拉過程無法模擬。
⑥無法模擬應力損失引起的力筋各處應力不等的因素。
其最大的一個缺點是：較粗！得到的結果與實際情況誤差較大！最近做了點實際計算，經過比較發現，結果與實際的誤差相差較多(可能是特例)，所以采用該方法需要謹慎和校驗一下。
2 實體力筋法的優缺點
將混凝土和力筋劃分為不同的單元，預應力的模擬可以采用降溫方法和初應變方法。降溫方法比較簡單，同時可以模擬力筋的損失，單元和實常數幾種即可；初應變通常不能考慮預應力損失，否則每個單元的實常數各不相等，工作量較大。
可消滅等效荷載法的缺點。但建模工作量似乎要大些。
展開 預應力混凝土分析中等效荷載法與其它！
預應力混凝土分析中等效荷載法與其它
眾所周知，在ANSYS中，預應力混凝土分析(有粘結)可采用等效荷載法和實體力筋法。所謂等效荷載法，就是將力筋的作用以荷載的形式作用于混凝土結構；所謂實體力筋法就是用solid模擬混凝土，而link模擬力筋。
1 等效荷載法的優缺點
優點是建模簡單，不必考慮力筋的具體位置而可直接建模，網格劃分簡單；對結構的在預應力作用下的整體效應比較容易求得。
其主要缺點是：
①等效荷載法沒有考慮力筋對混凝土的作用分布和方向，力筋對混凝土作用顯然在各處是不同的，等效荷載法則無法考慮；水平均布分量沒有考慮。
②對某些線形的力筋模擬困難，例如通常采用的是直線(較短)＋曲線＋直線(很長)＋曲線＋直線(較短)，這種形式的布筋等效起來麻煩，且可能不合理。
③難以求得結構細部受力反映，否則荷載必須施加在力筋的位置上，這又失去建模的方便性。
④在外荷載作用下的共同作用難以考慮，不能確定力筋在外荷載作用下的應力增量。
⑤對張拉過程無法模擬。
⑥無法模擬應力損失引起的力筋各處應力不等的因素。
其最大的一個缺點是：較粗！得到的結果與實際情況誤差較大！最近做了點實際計算，經過比較發現，結果與實際的誤差相差較多(可能是特例)，所以采用該方法需要謹慎和校驗一下。
2 實體力筋法的優缺點
將混凝土和力筋劃分為不同的單元，預應力的模擬可以采用降溫方法和初應變方法。降溫方法比較簡單，同時可以模擬力筋的損失，單元和實常數幾種即可；初應變通常不能考慮預應力損失，否則每個單元的實常數各不相等，工作量較大。
可消滅等效荷載法的缺點。但建模工作量似乎要大些。
展開 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范
交通部已發文，《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362-2018）作為公路工程行業標準，自2018年11月1日起施行。 文檔:公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 JTG3362-2018
ansys之——混凝土模式預應力算例
簡支梁實體與預應力鋼筋分析
/COM, Structural
/PREP7
egjx=2e5 !Ey
agjx=140 !單根鋼絞線面積
ehnt=4e4 !Eh
xzxs=1.0e-5 !線脹系數
yjl=200000 !定義預加力
et,1,link8 !定義link8單元
et,2,solid95 !定義solid95單元
r,1,agjx !定義link8單元的面積
r,2 !定義第2種實常數
mp,ex,1,egjx !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
mp,alpx,1,1.0e-5 !定義線膨脹系數
mp,ex,2,ehnt !定義solid95單元的彈性模量
mp,prxy,2,0.3 !定義solid95單元的泊松系數
blc4, , ,100,200,3000 !定義梁體
/view,1,1,1,1 !定義ISO查看
/ang,1
vplot !繪制梁體
kwpave,6 !工作平面移動到關鍵點6
wpoff,-30 !工作平面移動-30mm(X)
wprot,0,0,90 !工作平面旋轉
vsbw,1 !分割梁體
wpoff,0,0,-40 !工作平面移動-40mm(Z)
vsbw,2 !分割梁體
wpoff,0,40 !工作平面移動40mm(Y)
wprot,0,90 !工作平面旋轉
vsbw,all !分割梁體
wpstyl !關閉工作平面顯示
nummrg,all,,,,low !整理
numcmp,all !壓縮編號
esize,30 !定義網分時邊長控制
lsel,s,,,28,38,10 !定義line28和38為新的選擇集
latt,1,1,1 !定義選擇集的屬性
lmesh,all !
展開 基于abaqus的大跨度鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁pushover分析 ￥100
該模型較為復雜，模型中涉及到預應力施加方法（降溫法），Pushover分析中水平荷載和豎向荷載的施加，弧長法的設置，本構的設置，相互作用的設置（最重要！！！）等等。以及后處理中能力譜曲線和需求譜曲線的實現方法以及性能點的求解。附件中包含該結構的pushover有限元cae模型，pushover分析后處理中自重生成能力譜曲線和需求譜曲線的軟件以及軟件的使用方法。由于該模型時基于實際工程建立故購買模型的同學們向知道配筋信息的話聯系我，有些東西不方便上傳。下面為該模型部分截圖照片和實際工程部分照片。另外還附上用小軟件生成的小震，中震，大震作用下的性能點。通過該案例的學習，同學們便可以掌握用abaqus對實際工程進行pushover分析。另外在這里推薦一本書《Pushover分析在建筑工程抗震設計中的應用》
展開 基于abaqus的鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁節點滯回分析 ￥100
<p>本次節點的滯回分析是承接鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁pushover分析和時程分析，模型屬于同一種類模型。模型信息介紹如下：該模型包含的部件主要有鋼管，核心混凝土，鋼梁，豎向連接板，混凝土，預應力筋和普通鋼筋部件。模型的具體尺寸和配筋在此不過多闡述，購買模型查看即可。該模型涉及到東西較多，比如預應力施加，混凝土和鋼材本構設置，幅值曲線的確定，子程序的引用，相互作用的設置，網格的劃分。在進行滯回分析時首先要對該模型進行一個單調加載分析，以確定該模型的屈服位移和屈服荷載，本人用小軟件確定屈服位移和屈服荷載，然后就可以得到滯回分析的幅值曲線。同時在此節點滯回分析中引入了子程序，用子程序來模擬滯回曲線的捏攏特性。不過在引用子程序的時候需要在電腦上將abaqus關聯VS和 FORTRAN，在后處理中生成了滯回曲線，骨架曲線，同時利用小軟件將滯回曲線分解為一個個的滯回環，同時利用小軟件得到滯回環的形狀和等效粘滯阻尼系數，同時還可以滯回分析的其他參數如割線剛度，滯回環的面積等等。</p><p><strong>附件中包含了該節點的滯回分析有限元cae模型，屈服點和屈服荷載確定的小軟件，子程序，子程序的使用方法。如何將滯回曲線分解為一個個滯回環以及得到等效粘滯阻尼系數的小軟件。</strong></p><p><strong>由于本模型涉及到的東西太多，附件中的軟件都是干貨，行家一看就懂，故收費較高，望同學們理解。
展開 預應力混凝土分析中實體力筋法的ansys處理過程
這樣不斷分割下去，最終形成許多復雜的體和多條力筋線，然后分別進行單元劃分，施加預應力、荷載、邊界條件后求解。這種方法是基于幾何模型的處理，即幾何模型為一體，力筋位置準確，求解結果精確，但當力筋線形復雜時，建模特別麻煩。
2 獨立建模耦合法
該法的基本思想是實體和力筋獨立建幾何模型，分別劃分單元，然后采用耦合方程將力筋單元和實體單元聯系起來，這種方法是基于有限元模型的處理。其基本步驟如下：
①建立實體幾何模型（不考慮力筋）；
②建立力筋線的幾何模型（不考慮體的存在）；
③將幾何模型按一定的要求劃分單元（這時也是各自獨立的）；
④選擇所有力筋線；
⑤選擇與上述力筋相關的節點(nsll命令)，并定義選擇集；
⑥將上述力筋節點存入數組；
⑦選擇所有節點，并去掉⑤中的節點集(這時是除力筋節點外的所有節點)；
⑧按力筋節點數組搜尋所有最近的實體節點號，并存入數組中；
⑨耦合力筋節點與最近的節點，一一耦合(cp命令)（不能使用cpintf命令，這樣可能耦合其它節點，且容易不耦合）
⑩選擇所有，并施加邊界條件和荷載，可以求解了。
這種方法建模特別簡單，耦合處理也比較簡單(APDL要熟悉些)，缺點是當實體單元劃分不夠密時，力筋節點位置可能有些走動，但誤差在可接受范圍之內！這種方法是解決力筋線形復雜且力筋數量很多時的較佳方法。
展開 預應力混凝土分析中實體力筋法的ansys處理過程
預應力混凝土分析中實體力筋法的ansys處理過程
有兩種處理方法，一是體分割法，二是采用獨立建模耦合法。
1 體分割法
用工作平面和力筋線拖拉形成的一個面，將將體積分割(divide)，分割后體上的一條線定義為力筋線。這樣不斷分割下去，最終形成許多復雜的體和多條力筋線，然后分別進行單元劃分，施加預應力、荷載、邊界條件后求解。這種方法是基于幾何模型的處理，即幾何模型為一體，力筋位置準確，求解結果精確，但當力筋線形復雜時，建模特別麻煩。
2 獨立建模耦合法
該法的基本思想是實體和力筋獨立建幾何模型，分別劃分單元，然后采用耦合方程將力筋單元和實體單元聯系起來，這種方法是基于有限元模型的處理。其基本步驟如下：
①建立實體幾何模型（不考慮力筋）；
②建立力筋線的幾何模型（不考慮體的存在）；
③將幾何模型按一定的要求劃分單元（這時也是各自獨立的）；
④選擇所有力筋線；
⑤選擇與上述力筋相關的節點(nsll命令)，并定義選擇集；
⑥將上述力筋節點存入數組；
⑦選擇所有節點，并去掉⑤中的節點集(這時是除力筋節點外的所有節點)；
⑧按力筋節點數組搜尋所有最近的實體節點號，并存入數組中；
⑨耦合力筋節點與最近的節點，一一耦合(cp命令)（不能使用cpintf命令，這樣可能耦合其它節點，且容易不耦合）
⑩選擇所有，并施加邊界條件和荷載，可以求解了。
這種方法建模特別簡單，耦合處理也比較簡單(APDL要熟悉些)，缺點是當實體單元劃分不夠密時，力筋節點位置可能有些走動，但誤差在可接受范圍之內！這種方法是解決力筋線形復雜且力筋數量很多時的較佳方法。
展開 基于abaqus的大跨度鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁動力彈塑性時程分析 ￥100
該模型是單跨兩層實體結構，該模型中涉及到的難點主要有鋼部件和混凝土部件本構的設置，阻尼的考慮（需要首先進行模態分析來獲取結構頻率），預應力施加，附加恒載和活載如何考慮即重力荷載代表值如何考慮（本模型采用非結構質量來考慮），地震波如何施加，如何對地震波的峰值進行加速度的調整。同時由于本模型建模難度較大，故建立模型的方法也是一個難點。下圖為非結構質量的施加；地震波的施加；預應力的施加；本構的設置；附加中包含該實際工程結構動力彈塑性時程分析有限元模型，模態分析有限元模型，阻尼參數生成小軟件，軟件使用方法，地震波，峰值加速度的調整。共6部分。后期做一個用梁單元殼單元模擬梁板柱的多層框架結構的時程分析，同時該框架結構配有鋼筋。敬請關注。
展開 11月15日、16日將播出《ANSYS預應力混凝土》和《Hypermesh聯合Dyna直播培訓》
本周直播
《基于ANSYS預應力T型截面簡支梁有限元分析》第二講
【水哥授課】
原價396元 折扣價99元
11月15日（本周三）
19:00
【課程大綱】
1、 預應力混凝土簡支梁案例模型數據整理
2、 混凝土本構曲線及預應力鋼筋實常數的確定
3、 實體切分法建模
4、 節點耦合法、約束方程法建模
5、 答疑
【報名方式】
方式1：下載技術鄰APP，點擊課程banner進入報名頁面
方式2：添加客服（QQ：2852506515；微信：jishulink666），
方式3：加Q群（601368118），聯系群主、
【報名福利】
直播（與專家現場互動）+錄播視頻（反復觀看）+PPT課件+原模型
《Hypermesh聯合LS-DYNA線上仿真培訓課
》第二講
【周游授課】
11月16日（本周四）
19:00
【課程大綱】
碰撞和跌落實例模擬操作講解
案例：保險杠碰撞
1. 模型介紹說明
2. 幾何導入方法及中面提取
3. 網格劃分
4. 材料及單元屬性定義
5. 載荷定義
6. 其他控制關鍵字定義
7、文件輸出
案例：跌落模擬
1. 模型介紹說明
2. 幾何導入及幾何清理切分
3. 網格劃分
4. 材料及單元屬性定義
5.
展開 
MIDAS預應力混凝土梁分析
MIDAS預應力混凝土梁分析
預應力混凝土結構的概念(Prestressed Concrete)
Mccormac et al. (2016) Design of Reinforced Concrete (10th Edition) 671p.
4 配筋混凝土結構的分類
國內通常把全預應力混凝土、部分預應力混凝土和鋼筋混凝土結構總稱為配筋混凝土結構系列。
4.1 國外配筋混凝土結構的分類
I級：全預應力—在全部荷載最不利組合作用下，正截面上混凝土不出現拉應力；
II級：有限預應力—在全部荷載最不利組合作用下，正截面上混凝土允許出現拉應力，但不超過其抗拉強度（即不出現裂縫）；在長期持續荷載作用下，混凝土不出現拉應力；
III級：部分預應力—在全部荷載最不利組合作用下，構件正截面上混凝土允許出現裂縫，但裂縫寬度不超過規定容許值；
IV級：鋼筋混凝土結構。
4.2 國內配筋混凝土結構的分類
根據國內工程習慣，我國對以鋼材為配筋的配筋混凝土結構系列，采用按其預應力度分成全預應力混凝土、部分預應力混凝土和鋼筋混凝土等三種結構的分類方法。
(1) 預應力度的定義
《公路橋規》將受彎構件的預應力度(λ)定義為由預加應力大小確定的消壓彎矩M0與外荷載產生的彎矩Ms的比值，即
(2) 配筋混凝土構件的分類
全預應力混凝土構件——在作用（荷載）短期效應組合下控制的正截面受拉邊緣不允許出現拉應力(不得消壓)，即λ≥1；
部分預應力混凝土構件——在作用（荷載）短期效應組合下控制的正截面受拉邊緣出現拉應力或出現不超過規定寬度的裂縫，即1＞ λ ＞0；
鋼筋混凝土構件——不預加應力的混凝土構件，λ =0。
(3) 部分預應力混凝土構件的分類
部分預應力混凝土構件就是指其預應力度介于以全預應力混凝土構件和鋼筋混凝土構件為兩個界限的中間廣闊領域內的預應力混凝土構件。
展開 錘子錘擊預應力混凝土梁 ￥20
采用explicit dynamics模擬錘子錘擊預應力作用下的梁。
混凝土損傷：
總體變形：
損傷如圖：
abaqus 預應力混凝土軌枕斷裂分析 ￥30
abaqus預應力混凝土軌枕斷裂分析.pdf
