鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用的案例
『分享』鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用
鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用
鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用
作者：呂西林/等 解明芳
定價：30.00
ISBN：7560817882
出版社：同濟大學出版社
出版時間：1997-05
裝幀：平裝
開本：16
頁數：258
內 容 提 要
本書對鋼筋混凝土非線性有限元分析的理論和應用作了系統、深入的論述。
非線性分析范圍涉及結構的靜力和動力問題。書中除了介紹混凝土強度理論及其
本構關系、鋼筋混凝土構件有限元離散技術、非線性數值解法外，還結合作者及國
內外近年來的最新成果，對鋼筋混凝土本構關系的建立、有限元程序設計過程、分
析結果的后處理方法等作了較詳細的說明。書中所附的有限元程序可用于結構分
析研究及工程實際應用。
本書可作為高等院校土建類專業的本科生和研究生教材，也可供上述專業的
工程技術人員參考。
展開 鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part1.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part2.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part3.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part4.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part5.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part6.rar
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。
鋼筋混凝土結構非線性有限元分析.rar
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。
展開 
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 【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
應用的地震信號為單軸垂直的，測試程序包括了9個遞增的加速度等級。
圖4 CEA測試模型
在通用結構仿真軟件中使用的計算模型由2500個用來模擬混凝土的DKT單元與1900個用來模擬鋼筋的GRILLE單元組成。使用實驗測得的數據設置楊氏模量等相關材料參數，在瞬態計算中，使用了二階NEWMARK時間積分法，增加了瑞利阻尼。分別使用ENDO_ISOT_BETON和GRILLE_CINE_LINE定義混凝土和鋼筋的非線性本構模型。
圖5 樓板DKT模型
03 結果分析
如下圖所示，針對Nada?_B模型的驗證，在兩種不同加速度時序載荷作用下，通用結構仿真計算的模型位移值與實驗值體現出非常好的一致性。尤其是最大位移量的計算上，計算值與實驗值的差異非常小。
圖6 Nice S1加速度時序譜與Meledy Ranch加速度時序譜下位移的計算值與實驗值
如下圖所示，針對Endo_Isot_Béton模型的驗證，對于非線性與線性計算結果，通用結構仿真計算值與實驗值都有著較好的匹配度。
圖7 樓板實驗線性（左）與非線性（右）實驗值與計算值比較
04 結論
在本次研究中，針對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，設計了相關實驗，并與通用結構仿真計算結果進行對比，結果證明這兩種計算模型都有著較高的精度。
更多資訊可登錄格物CAE官方網站
https://cae.yuansuan.cn/
遠算科技在bilibili、頭條、知乎、技術鄰定期發布課程視頻等內容
或關注微信公眾號遠算云仿真
敬請關注
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 ABAQUS子程序UMAT里彈塑本構的實現
摘 要
前 言
有限元法是工程中廣泛使用的一種數值計算方法。它是力學、計算方法和計算機技術相結合的產物。在工程應用中，有限元法比其它數值分析方法更流行的一個重要原因在于：相對與其它數值分析方法，有限元法對邊界的模擬更靈活，近似程度更高。所以，伴隨著有限元理論以及計算機技術的發展，大有限元軟件的應用證變得越來越普及。
ABAQUS軟件一直以非線性有限元分析軟件而聞名，這也是它和ANSYS,Nastran等軟件的區別所在。非線性有限元分析的用處越來越大，因為在所用材料非常復雜很多情況下，用線性分析來近似已不再有效。比方說，一個復合材料就不能用傳統的線性分析軟件包進行分析。任何與時間有關聯，有較大位移量的情況都不能用線性分析法來處理。多年前，雖然非線性分析能更適合、更準確的處理問題，但是由于當時計算設備的能力不夠強大、非線性分析軟件包線性分析功能不夠健全，所以通常采用線性處理的方法。
這種情況已經得到了極大的改善，計算設備的能力變得更加強大、類似ABAQUS這樣的產品功能日臻完善，應用日益廣泛。
非線性有限元分析在各個制造行業得到了廣泛應用，有不少大型用戶。航空航天業一直是非線性有限元分析的大客戶，一個重要原因是大量使用復合材料。新一代波音 787客機將全部采用復合材料。只有像 ABAQUS這樣的軟件，才能分析包括多個子系統的產品耐久性能。在汽車業，用線性有限元分析來做四輪耐久性分析不可能得到足夠準確的結果。分析汽車的整體和各個子系統的性能要求（如懸掛系統等）需要進行非線性分析。在土木工程業， ABAQUS能處理包括混凝土靜動力開裂分析以及瀝青混凝土方面的靜動力分析，還能處理高度復雜非線性材料的損傷和斷裂問題，這對于大型橋梁結構，高層建筑的結構分析非常有效。
展開 