基于ANSYS的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)三維實(shí)體建模技術(shù)

1、ANSYS信息發(fā)布： ZXL2006-4-6 16:59:21666 次 來源： 易路網(wǎng)文字 大 中小 自動(dòng)滾屏（右鍵暫停）引言ANSYSANSYS混凝土這種復(fù)雜材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，需要針對(duì)分析對(duì)象的結(jié)構(gòu)層次、分析類型、荷載水平等合理采取單元類型和材料模型，才能夠取得滿意的分析結(jié)果。結(jié)構(gòu)分析的主要步驟為：建立結(jié)構(gòu)模型。定義單元類型、賦予單元實(shí)常數(shù)構(gòu)成結(jié)構(gòu)幾何體；定 義幾何體材料屬性從而構(gòu)成結(jié)構(gòu)模型；對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行劃分網(wǎng)格。施加載荷和邊界條件。根據(jù)工程 具體分析要求，等效簡化邊界約束，布置承受荷載。校驗(yàn)、求解。運(yùn)行過程中通過參數(shù)效驗(yàn)、檢查 模型建立的準(zhǔn)確性，及時(shí)進(jìn)行修正。評(píng)價(jià)和分析結(jié)果。運(yùn)行結(jié)

2、果可以通過控制輸出模式，根據(jù)需要 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元類型通常鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元分為兩個(gè)層次：桿系單元和實(shí)體單元。前者著重分析單元力）與位移（包括位移和轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系，而后者著重分析單元的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。（梁柱節(jié)點(diǎn)）或重要的構(gòu)件等可將桿系結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的力和型，力求最大程度的真實(shí)模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析中的模型的有限元模型主要有以下三類：分離式模型（如 ANSYS 中的link8 單元）?；炷量刹捎盟拿骟w單元等實(shí)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(lián)結(jié)單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)和滑移，若鋼筋和混凝土之間

3、的粘結(jié)很好，不會(huì)有相對(duì)滑移，則可視為剛性聯(lián)結(jié)，可以不考慮聯(lián)結(jié)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(fā)揮作用)，而開裂必然導(dǎo)致鋼筋和混凝土變形不協(xié)調(diào)，也就是說必然存在粘結(jié)失效和滑移的產(chǎn)生，因此這種模型被廣泛的應(yīng)用。單元?jiǎng)偠染仃嚨耐茖?dǎo)與一般有限元相同。組合式模型分別求出各自的單元?jiǎng)偠?，然后組合起來。整體式模型整體式模型是假設(shè)鋼筋分布于整個(gè)單元中，并把單元視為連續(xù)均勻材料（如 ANSYS 中的四面體等-solid65的貢獻(xiàn)組合起來，一次求得綜合的單元?jiǎng)偠染仃?。后兩種模型共同點(diǎn)是它們的單元?jiǎng)偠染仃嚩际欠从充摻罨炷恋木C合剛度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析中裂縫處理的主要方式混凝土最重要的特征之

4、一是其抗拉強(qiáng)度很低，在很多情況下混凝土結(jié)構(gòu)是帶縫工作的。裂縫引起3離散裂縫模型縫寬度也可確定。但因幾何模型的調(diào)整、計(jì)算量大等，其應(yīng)用受到限制。分布裂縫模型斷裂力學(xué)或其它模型問題，對(duì)于多個(gè)裂縫及其各個(gè)裂縫之間的相互影響問題，研究工作目前尚不成熟。ANSYS鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型劃分方式，例如均采用體單元，但是這種模型的收斂性常存在問題。Concrete截面和裂縫閉合截面的剪切傳遞參數(shù)，單軸和多軸的抗拉、抗壓強(qiáng)度等。這種模型比較容易得到收斂的解。材料模型ANSYS非彈性材料；溫度相關(guān)和溫度無關(guān)材料等。但大多數(shù)為基于經(jīng)典材料力學(xué)理論的均質(zhì)材料模型，與混凝土的本構(gòu)關(guān)系有很大區(qū)別，這些材料模型包括經(jīng)典雙線性

5、隨動(dòng)強(qiáng)化模型(Bilinear Kinematic,BKI N)、多線隨動(dòng)強(qiáng)化模型(MultilinearKinematic,MKIN)、雙線等向強(qiáng)化模型(Bilinear Isotropic,BISO)、多線等向強(qiáng)化模型(Multilinear Isotropic,MISO)等，這些材料模型均符合Von Mise1。(BKIN)。3 足以反映混凝土材料特性，如該模型無法反映混凝土壓潰和開裂后退出工作的特性，而混凝土不開裂則鋼筋不能發(fā)揮作用從而未能發(fā)揮鋼筋混凝土的優(yōu)勢。因此，該模型可以在線彈性階段或混凝土單調(diào)加載進(jìn)入非線性階段范圍內(nèi)描述混凝土的特性，該模型還不能夠完整地描述混凝土特性。裂縫模型

6、ANSYS平流式沉淀池結(jié)構(gòu)分析模型的建立現(xiàn)以山東省濰北水廠平流式沉淀池在正常運(yùn)行狀態(tài)下池壁應(yīng)力分析為例，說明三維實(shí)體有限元模72m3.5m，0.3m，總寬19.3m，設(shè)二組對(duì)稱布置。單元類型選取1/4壁底部約束簡化為固定支座，結(jié)構(gòu)對(duì)稱部位簡化為單方向滑移約束支座。池壁采用“自頂向下”法的實(shí)體建模方式，利用ANSYS（BLOCK），通過布爾操作（BOOLEANS）進(jìn)一步修改，得1/4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型Solid65Concrete材料模型的選取對(duì)所選取得鋼筋混凝土模型輸入以下材料參數(shù)數(shù)據(jù)：實(shí)參數(shù)（real constants）。根據(jù)已完成Solid65材料模型（Material Model）。根據(jù)選用的C30HRB300。鋼筋材料選擇雙折線等強(qiáng)硬化模型，給定一個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系DataTable。混凝土材料，則選用MKINDataTable，利用SOLID65Concr