ansys 鋼筋混凝土粘結(jié)的案例
ANSYS鋼筋混凝土（三）分離式建模（粘結(jié)滑移）
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，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，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）
對于鋼筋混凝土梁，一般來說只需對縱筋考慮粘結(jié)-滑移作用。因此對位置重合的鋼筋和混凝土節(jié)點(diǎn)，在梁截面的兩個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，此次計算中不考慮箍筋的建模。
鋼筋混凝土梁尺寸簡圖
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循環(huán)，自動地對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：
!
展開 鋼筋混凝土梁的粘結(jié)滑移用spring2還是cohesive
自己看了很多資料，還是不清楚哪個方法合適，能正確模擬出梁的粘結(jié)滑移（看到的都是拉拔試驗(yàn)）。
自己用彈簧出的結(jié)果不對，修改粘結(jié)滑移關(guān)系居然對結(jié)果影響不大；用cohesive，這里面用到的參數(shù)不知道怎么計算，求指教啊
ABAQUS案例-鋼筋混凝土粘結(jié)滑移破壞分析及收斂性檢查 ￥3
粘結(jié)滑移破壞為鋼筋混凝土較常見的一種破壞方式。本實(shí)例（附件中inp文件）采用ABAQUS軟件模擬分析了鋼筋和混凝土的粘結(jié)裝配，并模擬了鋼筋混凝土的粘結(jié)滑移破壞過程。分析得到的結(jié)果可以作為工程應(yīng)用的參考和支撐。
ABAQUS考慮屈曲的鋼筋滯回模型inp算例及循環(huán)載荷下鋼筋混凝土考慮粘結(jié)滑移單元inp算例 ￥3
1、本ABAQUS的inp算例模型是考慮了屈曲影響的滯回鋼筋模型（在附件中）；
2、本ABAQUS的inp算例模型是考慮了粘結(jié)滑移單元的鋼筋混凝土模型（在附件中）；
【經(jīng)典案例欣賞24】縱筋粘結(jié)滑移鋼筋混凝土梁受彎模擬
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、縱筋實(shí)體建模考慮界面滑移；
2、各部件接觸設(shè)置；
3、復(fù)雜模型快速建模。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
鋼筋混凝土特點(diǎn)及其原理 附鋼筋混凝土原理過鎮(zhèn)海文檔下載
鋼筋混凝土是當(dāng)下最流行的建筑結(jié)構(gòu)，無論是我們的房屋現(xiàn)澆鋼筋混凝土，還是大型建筑物，接下來我們就通過下面的內(nèi)容，來看看鋼筋混凝土的相關(guān)內(nèi)容介紹。
鋼筋
混凝土怎么樣
鋼筋混凝土中的受力筋含量通常很少，從占構(gòu)件截面面積的1%（多見于梁板）至6%（多見于柱）不等。鋼筋的截面為圓型。在美國從0.25至1英尺，每級1/8英尺遞增；在歐洲從8至30毫米，每級2毫米遞增；在中國大陸從3至40毫米，共分為19等。
在美國，根據(jù)鋼筋中含碳量，分成40鋼與60鋼兩種。后者含碳量更高，且強(qiáng)度和剛度較高，但難于彎曲。在腐蝕環(huán)境中，電鍍、外涂環(huán)氧樹脂、和不銹鋼材質(zhì)的鋼筋亦有使用。
鋼筋
混凝土特點(diǎn)
混凝土是水泥（通常硅酸鹽水泥）與骨料的混合物。當(dāng)加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結(jié)構(gòu)從而包裹和結(jié)合骨料成為整體結(jié)構(gòu)。通常混凝土結(jié)構(gòu)擁有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度（大約3，000磅/平方英寸，35MPa）。
但是混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，通常只有抗壓強(qiáng)度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結(jié)構(gòu)開裂和分離從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。而絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部都有受拉應(yīng)力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨(dú)使用于工程。
鋼筋
混凝土原理
鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質(zhì)決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹系數(shù)，不會由環(huán)境不同產(chǎn)生過大的應(yīng)力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力，有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機(jī)械咬合，當(dāng)此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時，通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。
展開 型鋼混凝土粘結(jié)滑移，利用ANSYS分析
求助，謝謝幫助
【經(jīng)典案例欣賞19】預(yù)制裝配無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋼筋混凝土節(jié)段搖擺橋墩柱滯回模擬
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、節(jié)段橋墩柱典型做法；
2、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋新方法設(shè)置（非MPC約束）；
3、搖擺柱注意事項(xiàng)。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
【經(jīng)典案例欣賞25】鋼管加固無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋多節(jié)段預(yù)制裝配鋼筋混凝土橋墩柱滯回模擬
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、多節(jié)段混凝土部件接觸設(shè)置；
2、鋼管加固設(shè)置；
3、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋簡化設(shè)置；
4、復(fù)雜模型快速建模。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
ansys workbench鋼筋混凝土建模方法
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。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 鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模擬ANSYS/ls-dyna ￥5
對于鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模型而言，整體模型較為簡便，可直接通過ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節(jié)點(diǎn)）。
主要技術(shù)參數(shù)是通過BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來控制鋼板的強(qiáng)制位移來使混凝土梁充分受力，同時也需要對支撐板與梁之間的接觸進(jìn)行合理設(shè)置。
其他主要關(guān)鍵字如下：
*CONTROL_TERMINATION
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
*DATABASE_FORMAT
*DATABASE_EXTENT_BINARY
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE
鋼筋受力云圖如下所示：
展開 
公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范
交通部已發(fā)文，《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG 3362-2018）作為公路工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，自2018年11月1日起施行。 文檔:公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 JTG3362-2018
ABAQUS中定義混凝土的塑性損傷本構(gòu)、鋼筋和混凝土之間的粘接滑移，模擬拉拔鋼筋時受拉短柱的應(yīng)力分布 ￥50
1.jpg
5.jpg
3.jpg
2.jpg
6.jpg
ANSYS鋼筋混凝土建模方法概述
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、計算分析、結(jié)果處理是目前針對鋼筋混凝土進(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65單元進(jìn)行實(shí)常數(shù)的設(shè)置來考慮鋼筋對混凝土結(jié)構(gòu)的作用。這種方法將鋼筋彌散于整個單元中，并視單元為連續(xù)均勻材料。與其他方法比較，整體式建模的單元剛度矩陣綜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，在建模之前，應(yīng)首先求得單元各個方向的配筋率，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)。整體式建模所得計算結(jié)果對比實(shí)驗(yàn)來講，其計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，鋼筋與混凝土在相互約束情況下會產(chǎn)生相對滑移，這時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 ANSYS鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂計算介紹
ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂計算功能，其中土木專用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計算適用于混凝土梁結(jié)構(gòu)的非線性計算（包括開裂），可以直接通過截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。
但對于更一般的結(jié)構(gòu)，用梁單元來模擬不一定合適，需要采用更一般的單元，ANSYS提供了專用的鋼筋混凝土實(shí)體單元SOLID65來模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該單元材料采用混凝土材料模型，可定義混凝土的開裂、壓碎準(zhǔn)則。
另外可以定義鋼筋方向和體積率，可用來模擬鋼筋混凝土的破壞。本文將通過算例對ANSYS＋CivilFEM開裂計算的效果進(jìn)行探討，并針對一些計算難點(diǎn)提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開裂計算
CivilFEM適合于梁結(jié)構(gòu)開裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開裂計算結(jié)果進(jìn)行比較，先探討了CivilFEM的開裂計算。
CivilFEM開裂計算需要考慮的要點(diǎn)：
1、激活CivilFEM非線性模塊（~CFACTIV,NLC,Y），這是CivilFEM非線性計算的前提。
2、即使事實(shí)上為小變形，也必須打開幾何非線性效應(yīng)（NLGEOM,ON），否則無法激活非線性迭代。
3、通常應(yīng)該關(guān)閉求解控制（SOLCONTROL,OFF），由于CivilFEM非線性計算通過修改實(shí)常數(shù)的等效方法，自動求解控制反而可能導(dǎo)致發(fā)散。
4、在收斂不好的情況下，可以增加子步數(shù)、打開自動步長（AUTOTS,ON）或可以給定一個比較大的迭代數(shù)（NEQIT,NUM）,以改善收斂，線性搜索有時也可以改善收斂（LNSRCH,ON）。
展開 