资源预览内容
第1页 / 共5页
第2页 / 共5页
第3页 / 共5页
第4页 / 共5页
第5页 / 共5页
亲,该文档总共5页全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述
钢筋混凝土弹性模量计算方法(1) 首先建立有限元模型,这里我们选用 ANSYS 软件自带的专门针对混凝土的单元类型 Solid 65,进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete,选择添加 Solid 65 号混凝土单元。(2) 点击 Element types 窗口中的 Options,设定 Stress relax after cracking 为 Include,即考虑混凝土开裂后的应力软化行为,这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。 (3) 下面我们要通过实参数来设置 Solid 65 单元中的配筋情况。进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Real Constants-Add/Edit/Delete,添加实参数类型 1 与 Solid 65 单元相关,输入钢筋的材料属性为 2 号材料,但不输入钢筋面积,即这类实参数是素混凝土的配筋情况。(4) 再添加第二个实参数,输入 X 方向配筋为 0.05,即 X 方向的体积配筋率为 5%。(5) 下面输入混凝土的材料属性。混凝土的材料属性比较复杂,其力学属性部分一般由以下 3 部分组成:基本属性,包括弹性模量和泊松比;本构关系,定义等效应力应变行为;破坏准则,定义开裂强度和压碎强度。下面分别介绍如下。(6) 首先进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Material Props- Material Models,在 Define Material Model Behavior 窗口中选择 Structural- Linear - Elastic- Isotropic,输入弹性模量和泊松比分别为 30e9 和 0.2(7) 下面输入混凝土的等效应力应变关系,这里我们选择 von Mises 屈服面,该屈服面对于二维受力的混凝土而言精度还是可以接受的。在 Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural- Nonlinear- Inelastic- Rate Independent- Isotropic Hardening Plasticity- Mises Plasticity- Multilinear,输入混凝土的等效应力应变曲线如下图所示。(8) 最后输入混凝土的破坏准则,在 Define Material Model Behavior 窗口中选择 Structural- Nonlinear- Inelastic- Non-metal Plasticity- Concrete,设定混凝土的裂缝张开剪力传递系数为 0.5,裂缝闭合剪力传递系数为 0.9,混凝土的单轴抗拉强度为 3e6,单轴抗压强度为 30e6,开裂软化参数为 1,其他空着使用默认值。其参数具体意义参见混凝土结构有限元分析一书。(9) 接着还要定义钢筋材料性质。在 Define Material Model Behavior 窗口菜单中选择 Material- New,加入新的材料。添加以下属性:Structural-Linear-Elastic-Isotropic,设定材料的弹性模量为 2109,泊松比为 0.27。进入 Structural- Nonlinear-Inelastic- Rate Independent-Isotropic Hardening Plasticity-Mises Plasticity-Bilinear,设定屈服强度为 310e6, 屈服后的切线模量为 2e9。(10) 下面开始建立几何模型,进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Modeling- Create- Keypoints- In Active CS,输入以下两个关键点坐标(0,0,0)和(3,0,0)(11) 进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Modeling- Copy- Keypoints,选择刚才建立的两个关键点,延 Y 轴方向复制 0.05,然后再次选择初次建立的关键点,延 Y 轴方向复制 0.5。(12) 进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Modeling- Create- Area- Arbitrary- Through KPs,选择关键点 1,2,4,3,建立第一个面,选择关键点 3,4,6,5,建立第二个面(13) 进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Modeling- Operate- Extrude- Areas- By XYZ Offset,选择刚才建立的两个面,设定拉伸的高度为 Z 方向,距离为 0.2,拉伸。完成几何形体建模工作。得到的几何体如图所示。(14) 完成几何建模后下面要开始进行网格划分。首先指定几何体的物理属性。进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Meshing- Mesh Attributes- Picked Volumes,选择 Volume 1(相对小一些的那个),设定物理属性如下,注意此时的实参数为配筋混凝土。(15) 同样选择 Volume 2,设定其物理属性如图,注意此时的实参数为素混凝土。(16) 下面进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Meshing- Size Cntrls- Manual Size- Global- Size,设定单元最大尺寸为0.2。(17) 进入 ANSYS 主菜单 Preprocessor- Meshing- Volumes- Mapped- 4 to 6 sided,选择所有的实体,完成网格划分。(18) 完成建模后就可以进入求解步骤。进入 ANSYS 主菜单Solution- Analysis Type- New Analysis,设定分析类型为Static。进入 ANSYS 主菜单 Solution- Analysis Type- Soln Controls,在 Solution Controls 的 Basic 页面设置预期分析子步数为 20 步,最小步数为 20 步,每步都输出结果。(19) 在 Solution Controls 窗口的 Nonlinear 页面设置 Always iteration to 25 equilibrium iterations,避免不必要的荷载步长折减。点击 Set convergence criteria,设定收敛标准为力的二范数,误差容限为 0.02。(20) 进入 ANSYS 主菜单 Solution- Define Loads- Apply- Structural- Displacement- On Nodes,选择 Node 3、35、16、48,添加 Y 方向位移约束。选择 Node 35,约束所有自由度,选择 Node 48,约束 Z 方向自由度。(21) 下面输入荷载。进入 ANSYS 主菜单 Solution- Define Loads- Apply- Structural- Displacement- On Nodes,选择Node 75 和 123,添加 Y 方向位移荷载,大小为-0.01。(22) 进入 ANSYS 主菜单 Solution- Solve- Current LS,求解当前荷载工况。中间会出现两次警告信息,点击继续执行(Proceed)(23) 进入 ANSYS 主菜单 TimeHist Postproc 时程后处理器,添加时程变量节点 75 的 Y 方向位移和 Y 方向反力。选择用节点 75 的 Y 方向位移为横坐标,绘制 Y 方向反力。得到荷载位移曲线如图。(24) 选择 ANSYS 顶部菜单 PlotCtrls-Device Options,在 Device Options 窗口中设置 Vector model (wireframe)为 On。进入 ANSYS主菜单 General Postproc-Plot Results-Concrete Plot- Crack Crush,得到结构最终混凝土裂缝分布如
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号