ansys 應力 混泥土的案例
基于ANSYS的鋼筋混泥土復合墻板力學性能分析
定義tb,concr matnum后僅僅是定義了混凝土的破壞準則和默認的本構(gòu)關系，即W—W破壞準則（即混凝土開裂和壓碎前均為線性的應力應變關系，而開裂和壓碎后采用其給出的本構(gòu)關系）。屈服準則可另外定義，隨材料的應力應變關系，在ANSYS里面有雙線性隨動強化模型、多線性隨動強化模型，雙線性等效強化模型、多線性等效強化模型。
本文混泥土的屈服準則選用的是多線性隨動強化模型，定義了混泥土模型的應力應變曲線；而鋼筋的屈服準則選用的是雙線性隨動強化模型。混泥土的應力應變曲線如圖2所示。
圖2 混泥土多線性隨動強化模型應力-應變曲線
網(wǎng)格的劃分中，如果是分離式模型，則混泥土節(jié)點需要與鋼筋節(jié)點采用耦合，或者利用相同的節(jié)點方式進行連接。考慮到收斂問題，一般混泥土的網(wǎng)格尺寸不應小于5mm。
本文采用共用節(jié)點的方式進行solid65單元和beam188單元的劃分，beam188單元在定義的時候需要定義實常數(shù)，即梁單元橫截面相關的幾何參數(shù)。Solid65單元采用六面體網(wǎng)格化分方法，劃分時單元尺寸設置為30mm，網(wǎng)格劃分效果如下圖3所示。
圖3 網(wǎng)格劃分示意圖 （a）solid65單元（b）beam188單元
三、載荷的加載
對于ANSYS求混泥土的極限載荷有兩種加載方式：
力加載：通過對應的方法（比如特征值屈曲）估計結(jié)構(gòu)的極限載荷的大致范圍，然后給結(jié)構(gòu)施加一個稍大的載荷，打開自動載荷步二分法進行非線性靜力分析，最后計算會因不收斂而終止，則倒數(shù)第二個子步對應的就是結(jié)構(gòu)的極限載荷；另外也可以采用弧長法，采用足夠的步數(shù)（弧長法一直可以分析到極限載荷承載力之后的過程）同樣可以從繪制的載荷位移曲線或計算結(jié)果中找出結(jié)構(gòu)的極限載荷。
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定義tb,concr
matnum后僅僅是定義了混凝土的破壞準則和默認的本構(gòu)關系，即W—W破壞準則（即混凝土開裂和壓碎前均為線性的應力應變關系，而開裂和壓碎后采用其給出的本構(gòu)關系）。屈服準則可另外定義，隨材料的應力應變關系，在ANSYS里面有雙線性隨動強化模型、多線性隨動強化模型，雙線性等效強化模型、多線性等效強化模型。
本文混泥土的屈服準則選用的是多線性隨動強化模型，定義了混泥土模型的應力應變曲線；而鋼筋的屈服準則選用的是雙線性隨動強化模型。混泥土的應力應變曲線如圖2所示。
圖2 混泥土多線性隨動強化模型應力-應變曲線
網(wǎng)格的劃分中，如果是分離式模型，則混泥土節(jié)點需要與鋼筋節(jié)點采用耦合，或者利用相同的節(jié)點方式進行連接。考慮到收斂問題，一般混泥土的網(wǎng)格尺寸不應小于5mm。
本文采用共用節(jié)點的方式進行solid65單元和beam188單元的劃分，beam188單元在定義的時候需要定義實常數(shù)，即梁單元橫截面相關的幾何參數(shù)。Solid65單元采用六面體網(wǎng)格化分方法，劃分時單元尺寸設置為30mm，網(wǎng)格劃分效果如下圖3所示。
圖3 網(wǎng)格劃分示意圖 （a）solid65單元（b）beam188單元
三、載荷的加載
對于ANSYS求混泥土的極限載荷有兩種加載方式：
力加載：通過對應的方法（比如特征值屈曲）估計結(jié)構(gòu)的極限載荷的大致范圍，然后給結(jié)構(gòu)施加一個稍大的載荷，打開自動載荷步二分法進行非線性靜力分析，最后計算會因不收斂而終止，則倒數(shù)第二個子步對應的就是結(jié)構(gòu)的極限載荷；另外也可以采用弧長法，采用足夠的步數(shù)（弧長法一直可以分析到極限載荷承載力之后的過程）同樣可以從繪制的載荷位移曲線或計算結(jié)果中找出結(jié)構(gòu)的極限載荷。
展開 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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)庫支持的朋友可以給我發(fā)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(guī)做法是分別建模，用耦合的方法使鋼筋和混凝土單元協(xié)調(diào)工作。
于是，問題出現(xiàn)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(xiàn)應力集中現(xiàn)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(jié)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(gòu)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(gòu)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(qū)域應力集中可能會對計算結(jié)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(jié)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(nèi)；
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(nèi)，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(chǎn)生的應力集中問題基本解決。
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