用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件

1、用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件以上兩個(gè)軟件國外都有人用來分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，但建模的方法不盡相同。關(guān)鍵在于鋼管和混凝土本構(gòu)關(guān)系的選取以及兩者之間的界面處理方法，各位有沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芟蛭覀兇蠹医榻B一下。程序中大概只有Drucker-Prager比較適合描述受約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系，因?yàn)檫@個(gè)模型可以考慮hydrostaticstress(流體靜應(yīng)力)的影響。在程序中，需要輸入cohesion,angleofinternalfriction,(onemoreforANSYSistheangleofdilatancy)。值得注意的是，兩個(gè)軟件確定這幾個(gè)參數(shù)的公式各不相同，很是令人

2、頭疼。其實(shí)usermanuals不可能給出明確的表達(dá)式，因?yàn)榈侥壳盀橹梗孟駴]有研究把鋼管的強(qiáng)度，混凝土的強(qiáng)度，含鋼率等等因素(i.e.theconfinement)全部在Drucker-Prager中考慮進(jìn)去。至于兩種材料的界面，日本的HanbinGe曾用linkelement來模擬，但在他的文章中，沒有詳細(xì)的描述。軸壓狀況下，好像可以忽略滑移。偏壓可能情況有所不同。韓教授書上的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，可以簡單理解為單向受力的混凝土本構(gòu)關(guān)系(考慮了鋼管的約束)，因此不能用于多向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的有限元分析。材料非線性有限元分析，需要定義材料的屈服面，流動(dòng)準(zhǔn)則，強(qiáng)化準(zhǔn)則，等等。對受約束的混凝土，

3、還要考慮體積膨脹，鋼管對它的約束等因素。顯然，不是一個(gè)簡單的應(yīng)力-應(yīng)變曲線所能概括的。三向有限元分析，需要定義屈服面、流動(dòng)準(zhǔn)則和強(qiáng)化準(zhǔn)則等等，而考慮鋼管約束的混凝土本構(gòu)關(guān)系，只是應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。對鋼管混凝土的有限元分析，主要困難是如何定義屈服面，和模擬兩個(gè)材料之間的滑移，我曾經(jīng)用過接觸分析(contactanalysis)來求軸壓構(gòu)件的承載力，發(fā)現(xiàn)最大承載力能夠比較精確地求得，但是精確的荷載-位移曲線很難獲得，因?yàn)樯逃密浖?AnsysMarc)里面的D-P模型是塑性模型。最近正在想定義一個(gè)適用于鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系，不知道能夠行的通。有了確定的結(jié)果，一定和大家探討。沒想到一年前發(fā)的一個(gè)帖子引起

4、大家這麼多關(guān)注，感謝大家的支持。本人現(xiàn)在已完全實(shí)現(xiàn)用Ansys分析鋼管混凝土，現(xiàn)在將我的思路介紹一下，不當(dāng)之處請指正。1。鋼單元采用殼元，混凝土采用實(shí)體元，界面采用接觸單元，另外也可以加彈簧單元，如果加彈簧單元后，接觸元的摩擦系數(shù)可設(shè)為002。鋼材用彈塑性模型，泊桑比可取為0.25,混凝土模型的彈性階段泊松比可取為0.2,彈塑性階段有兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種采用Drucker-Prager模型，因?yàn)樵撃Ｐ椭袃蓚€(gè)參數(shù)和具體約束狀態(tài)相關(guān)，但選擇時(shí)計(jì)算結(jié)果差別不大，建議對于圓形截面采用同一組參數(shù)，對于方、矩形分區(qū)采用兩組參數(shù)；另一種方法是直接輸入由試驗(yàn)得出的單向素混凝土模型，因?yàn)樗^的三向應(yīng)力應(yīng)變模型是在

5、單向基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，給出雙向應(yīng)力狀態(tài)和單向應(yīng)力狀態(tài)情況下的比值，根據(jù)計(jì)算過程中截面的變形，即可得出截面實(shí)際的應(yīng)力分布。界面的摩擦系數(shù)可采用0.25。3。對于短柱可采用1/4對稱截面，對于長柱可采用1/2對稱截面。4。以上方法分析結(jié)果不僅能較精確的得出承載力，而且能模擬下降段，和大量試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。請問各位高手，鋼管混凝土接觸分析中，面對面的接觸單元怎么生成？需要設(shè)置什么參數(shù)？看了幾本書，都講的很含糊，看不懂，不知怎么搞？現(xiàn)在只會(huì)用接觸單元向?qū)ё?，挺麻煩的，選擇面不好選！而且程序自己完成了設(shè)置，要是它采用的參數(shù)和自己想要的不一樣咋辦？ttt_ttt所說的：苜取輸入由試驗(yàn)得出的單向素混凝土模型，因

6、為所謂的三向應(yīng)力應(yīng)變模型是在單向基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，給出雙向應(yīng)力狀態(tài)和單向應(yīng)力狀態(tài)情況下的比值那輸入應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系時(shí)是直接用單向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？還是輸入考慮三向應(yīng)力狀態(tài)后(更改參數(shù)后)所計(jì)算的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？ansys中可否按書上所列的輸入完整的三向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，而不是僅僅一條應(yīng)力應(yīng)變曲線？如何輸入??？也看到有人說，定義tb,concr后，定義tb,mkin,輸入混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，這樣也就將屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則、硬化法則等確定了。這樣計(jì)算是否合理？輸入的單軸應(yīng)力應(yīng)變可否？望各位大俠不吝指教1、鋼管對混凝土的約束效應(yīng)，根本不能由彈簧單元反映出來。因?yàn)?，受到約束后的混凝土相當(dāng)于一種特殊的混凝土，可以稱為

7、“約束混凝土”，而對于約束混凝土，必須首先研究其本身的本構(gòu)關(guān)系，即應(yīng)力-應(yīng)變發(fā)展關(guān)系，同時(shí)需要研究它的屈服準(zhǔn)則、后繼屈服準(zhǔn)則以及破壞準(zhǔn)則，這就需要有新的材料模型，”約束混凝土”與普通混凝土的本構(gòu)關(guān)系有區(qū)別，在過鎮(zhèn)海鋼筋混凝土原理一書中，專門介紹過約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系KENT-PAR模型。在韓林海老師一書中也有介紹。2、彈簧的模擬只是可以將鋼管對混凝土的約束作用進(jìn)行傳遞?；炷恋氖芗s束后的性能有了，但是它受到鋼管的約束這樣產(chǎn)生，主要是通過彈簧單元或其他界面單元來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確有否，關(guān)鍵在于彈簧的f-d曲線來定義，可以用combination39來模擬。3、混凝土的材料本構(gòu)的定義(1)、D-P材

8、料，可以反映混凝土的拉壓強(qiáng)度不同，但是不能反映開裂。至于三個(gè)參數(shù)的取值，可以參考ANSY葉文手冊的高級手冊。(2)、CONCRETE料的定義。單調(diào)加載分析本人建議：(A)、受約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：非線彈性材料曲線。(B)、CONCRETE壞準(zhǔn)則。反復(fù)加載分析，陸新征建議：(A)、隨動(dòng)強(qiáng)化模型；(B)、CONCRE破壞準(zhǔn)則。4、以上僅為個(gè)人意見，請供參考，本人也一直在努力！我覺得，如果不考慮泊松比的變化，在ansys的三維有限元模擬體現(xiàn)不出來鋼管的約束效應(yīng)。因此，如果不考慮泊松比變化，可以考慮利用約束混凝土下的單軸應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系再結(jié)合ansys已有的屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)準(zhǔn)則、強(qiáng)化準(zhǔn)則，而soli

9、d65考慮混凝土的拉裂和壓碎，因此還多了一個(gè)破壞準(zhǔn)則我覺得ansys里面的非線性本構(gòu)關(guān)系本身已體現(xiàn)了屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)準(zhǔn)則、強(qiáng)化準(zhǔn)則，因?yàn)?，我覺得我們用的時(shí)候，都是先定義一個(gè)非線性材料特性，然后再輸入該非線性材料特性所對應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系的參數(shù)，這兩天剛學(xué)的，請批評指正，謝謝！這個(gè)地方我沒搞明白，我看不少命令流文件定義solid65的時(shí)候就這樣子tb,concr,2!定義2號為混凝土1tbdata,0.9,1,1.8,50!定義混凝土的c1,c2,Rl,Ra我沒看到另外定義什么隨動(dòng)強(qiáng)化，我看幫助文件，感覺concr破壞準(zhǔn)則是適合鋼筋混凝土構(gòu)件在沖擊荷載下的本構(gòu)關(guān)系，我看有人用tb,concr,2!定義2

10、號為混凝土1tbdata,0.5,1.0,1.8,1!定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,!單軸受拉極限強(qiáng)度，單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。然后再來一個(gè)MP,PRXY,1,0.20MP,DENS,1,25E3TB,MELA,1,0,9TBTEMP,0TBPT,0.000100,3.3e6TBPT,0.000500,8.82e6TBPT,0.001000,15.11e6TBPT,0.001500,18.89e6TBPT,0.002000,20.15e6TBPT,0.002500,19.31e6TBPT,0.003000,18.47

11、e6TBPT,0.003500,17.63e6TBPT,0.004000,16.79e6這樣的命令流，意思是先讓混凝土的壓碎判據(jù)失效，然后再定義一個(gè)本構(gòu)關(guān)系，這樣是不是有矛盾？我覺得tb,concr,2就可以了，然后定義那前面四個(gè)參數(shù)就可以了，沒有必要再弄BKIN準(zhǔn)則，不知道什么回事，tb,concr,2!定義2號為混凝土1上面的在這個(gè)地方應(yīng)該是tb,concr,1tbdata,0.5,1.0,1.8,1!定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,!單軸受拉極限強(qiáng)度，單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。然后再來一個(gè)MP,PRXY,1,0.2

12、0MP,DENS,1,25E3TB,MELA,1,0,9TBTEMP,0TBPT,0.000100,3.3e6TBPT,0.000500,8.82e6TBPT,0.001000,15.11e6TBPT,0.001500,18.89e6TBPT,0.002000,20.15e6TBPT,0.002500,19.31e6TBPT,0.003000,18.47e6TBPT,0.003500,17.63e6TBPT,0.004000,16.79e6我看，覺得沒有理由這樣做啊，希望大家給我答疑啊我這幾天做了帶約束拉桿的方鋼管在水平荷載和垂直荷載下分析，當(dāng)solid65只定義concr破壞準(zhǔn)則時(shí)，打開壓脆

13、，可以收斂，峰值和試驗(yàn)曲線基本相同，力一位移關(guān)系與試驗(yàn)曲線相差較大，當(dāng)同時(shí)定義本構(gòu)關(guān)系，我嘗試用了2種，一種是隨動(dòng)強(qiáng)化模型，一種是dp模型采用mkin模型時(shí)，本構(gòu)關(guān)系采用了honstad本構(gòu)關(guān)系，也試了韓林海老師的方鋼管混凝土的約束混凝土本構(gòu)，都試了考慮下降段和不考慮下降段的情況，對dp材料模型，利用國內(nèi)文獻(xiàn)上出現(xiàn)的兩種不同的計(jì)算c1,c2,c3的方法（計(jì)算結(jié)果相差較大）這些嘗試都沒有達(dá)到最終的收斂效果，我參考的試驗(yàn)算例的變形位移角比較大，達(dá)到6%我基本上沒辦法得到收斂的結(jié)果，我采用的是位移控制加載前面的回貼好像已經(jīng)有人做出來，而且效果不錯(cuò)，希望更詳細(xì)介紹一下，謝謝1、solid45單元本身不

14、帶考慮開裂與壓碎功能的，所以您打開和關(guān)閉壓碎、拉裂，對他來說，對沒有任何意義，不信，您可以檢查一下您的結(jié)果，壓根就看不到任何的裂縫！2、我看了您的命令流，我的看法主要有：一、混凝土材料的定義您用的是tb,concr,2!定義2號為混凝土tbdata,0.5,1.0,1.8,34!定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,!單軸受拉極限強(qiáng)度，單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。采用ansys提供的專用的混凝土材料模型，該模型采用Willam&Warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則!,solid65的本構(gòu)關(guān)系的判斷在破壞準(zhǔn)則之前，按陸新征的建議，不

15、采用壓碎判據(jù)（crush）,設(shè)定單軸抗壓強(qiáng)度=-1tb,dp,2!定義混凝土的本構(gòu)關(guān)系采用Drucker-Prager（DP）材料模型tbdata,4.48,60.5,60.5!定義solid65的Drucker-prager材料特性，粘聚力4.48,內(nèi)摩擦角60.5,膨脹角60,考慮采用相關(guān)流動(dòng)法則我的建議是這樣的：TB,MELA,3,1,8,!定義混凝土的本構(gòu)關(guān)系采用多折線非線彈性（mutilinearnonlinearelastic）材料模型，對于單調(diào)加載是合理的！TBTEMP,0TBPT,0.0001,2.0TBPT,0.0005,9.73TBPT,0.0008,14.9TBPT,0.001,18TBPT,0.0015,24TBPT,0.002,30TBPT,0.0033,10TB,CONC,3,1,9,TBTEMP,0TBDATA,0.25,0.75,3.0,-1,定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,!單軸受拉極限強(qiáng)度3.0,單軸受壓極限強(qiáng)度1,c1,c2,c3,c4,后面四個(gè)參數(shù)按缺省取值。TBDATA,二、求解控制設(shè)置cnvtol,U,0.05