钢筋混凝土梁的ansys分析

1、基于ANSYS勺钢筋混凝土力学分析摘要本文介绍ANSYS模拟钢筋混凝土梁的过程，讨论了有限元模型的建立以及在ANSYS中的实现，给出了用分离式配筋方法对混凝土梁的分析的一般过程。并给出了详细的命令流过程。并在此基础上对混凝土梁进行了分析，讨论了在力的作用下混凝土梁的塑形变形和裂缝的发展过程。关键词Ansys混凝土梁分离式配筋The an alysis of mecha nics of a rein forced con crete based on ANSYSAbstract This paper in troduces ANSYSsimulatio n of the rein forcedc

2、on crete beamprocess, discussesthe establishment of the finite element model and the realization, and gives the ANSYSreinforcementmethod with separate the analysis of concrete beamsof the gen eral process. And gives the detailed mand flow process. Based on the an alysis of con crete beams, and discu

3、ssed the con crete beam un der the action of forces of the body deformatio n and fracture process.Keywords An sys con crete beams rein forced separated1引言由于钢筋混凝上材料性质复杂，使其表现出明显的非线性行为1。长期以来采用线弹性理论的设计方法来研究钢筋混凝上结构的应力或力，显然不太合理，尽管有此理论是基于人量试验数据上的经验公式，还是不能准确反映混凝上的力学性能，特别是受力复杂的重要结构，必须采用三维钢筋混凝上非线性有限元方法才能很好地掌握

4、其力学性能。利用ANSYS对钢筋混凝上结构弹塑性的仿真分析，可以对结构自开始受荷载直到破坏的全过程进行分 析，获得不同阶段的受力性能。本文将以混凝土梁的弹塑性分析为例，介绍在Ansys中分析材料非线性问题的具体实现方法。2问题介绍如图所示的钢筋混凝土梁2，横截面尺寸为,梁的跨度为WI ，支座宽度为曰 采用C20混凝土，梁受拉纵筋3 20,架立筋采用2 12, 箍筋采用0 6150，钢筋保护层厚度为 25mm如图一。密度，泊松比为0.3。根据国标GB50010混凝土的弹性模量为,混凝土的轴心抗压强度设计值为一-，轴心抗拉强度设计值为| 。相当于峰值压应力（抗拉强度设计值）的应变以及极限压应变分别

5、为0.002和0.0033。分析梁的跨中截面发生5.0cm竖向位移时，梁的应力分布以及总体变形情况。3建立分析模型下面按照实际操作的先后顺序对建模的具体步骤进行介绍：第一步：分析环境设置指定分析的工作名称为 RC-BEA M指定图形显示区域的标题为ANALYSISOFA RC-BEAM第二步：进入前处理器，开始建模和其他的前处理操作。第三步：定义单元类型（1）定义钢筋单元类型。对于本问题拟采用 LINK8单元来模拟钢筋，因此在图二中窗口的左侧选择StructureLink，右侧选择3D spar 8，单击Apply按钮，定义第一种单元类型。图（2）定义混凝土单元类型。如图三所示。图三 第四步：

6、定义钢筋截面面积（均在实常数定义）（1） 定义箍筋面积。如图四所示。ACarwtanl S#1 Njnrhw 1, For IJNpreprocessorreal constant,在 real constants单击add按钮，在接下来的单元类型对话框中，选择type2，单击OK按钮，弹出realset number4,for solid65对话框，由于我们分析中采用分离式配筋方法，因此定义一个空的是参数集，单击 0K按钮，关闭该对话框。第六步：定义钢筋材料模型。如图七，八。A Linear Fs-otropic Properties Material Nurnber 1Linear Iso

7、lropi e Mat eri al Prop ar ties for Materi al Huinbsr 1T1Teirij电 g 电三Add Temperate I Del etcIKCancelGr*ph图七图八点击窗口下边的Graph按钮，在图九就将出现钢筋应力-应变关系曲线。ANSYSIO 21 .2Dii 11:12:91in旷屿nEFS图九第七步：定义混凝土的材料模型 先定义弹性阶段如图十。八 Linear Isotropic Properties for Materia Number 2LiIsotropi c Waters al Prop亡子tAws for eri al l

8、kub或f ZT1Aid Tmp er a.tureDelete Tettperature IOKtarcelHelp图十然后定义混凝土受压应力应变关系数组。如图十图十继续为混凝土定义强度准则。如图十二。图十二注意：在上面混凝土的单轴抗压强度一栏中填写了 -1,其意义为在计算过程中不考虑混凝土的受挤压破坏。此外，如在混凝土的单轴抗拉强度一栏中输入-1则表示在计算过程中混凝土不发生开裂破环。第八步：建立几何模型（1） 建立矩形。如图十三。第九步：划分混凝土梁的体网格(1) 为混凝土梁设置网格属性。如图十四。图十四(2)指定梁的线段划分尺度。如图十五。划分线2、5、4、7的单元边长为0.05。戈U

9、分其他八条线的长度为0.025 。3)对体积划分网格。如图十六。ANSYS21 ZQ11图十六 第十步：建立钢筋单元(1) 建立箍筋单元先建立第一圈箍筋单元。如图十七。ANSYSH&Y 22 2011- -,|IBL -1 -L -1 I*i-111l!1*I-1dL_1 8- F* =1 卩 H44. -苫 - - 闇屮t日CF A JIC-5EAM图十七然后通过复制建立所有的箍筋单元。如图十八、十九。图十八图十九(2) 建立纵筋单元和架立钢筋单元。如图二十。图二十 第十一步：施加约束条件。如图二一。ANSYSM&H 21 2011MiALTSS OF A RC-BAHANSYSKA? 21

10、 201119i33LIALaiS OP A fte DEUt图三十(3) 绘制梁的挠度等值线图。如图三十二。3TEF*1 应=52TZM=-1mtjiv-eji站也二ClXDC .EL1E-O3ANSYSJEj 21 QLl21:20:13却B 61 IE-03-.rLLE-Da-T5E-0*3一 340E-U3-,ZCME-D3- 五T5rt；-(M：-.5431-03-.40E-：-3-.272E-O3騎AWALY3I8 -OF A RC-BKAM图三十二 第七步：绘制混凝土开裂图(1) 显示设备设置。如图三十三。图三十三ANSYSIMay 11 2cn21(2) 绘制开裂图。如图三十四

11、。CKACKS ANOi UftiJ左H 丄 NGIZE=1SUB *&2TD4E-1图三十四5命令流过程/filE name,RC-BEAM /TITLE,ANALYSIS OF A RC-BEAM /PREP7ET,1,LINK8ET,2,SOLID65R,1,28.3E-6,R,2,113.1E-6”R,3,314.1E-6”R,4,MP,EX,1,2.1E11MP,PRXY,1,0.3TB,BKIN,1,1,2,1 TBDATA,2.1E8,0.0MP,EX,2,2.55E10MP,PRXY,2,0.3TB,KINH,2,1,8,TBTEMP,0TBPT,0.0001,2.55E6TB

12、PT,0.0003,2.664E6TBPT,0.0006,4.896E6TBPT,0.0009,6.696E6TBPT,0.0012,8.064E6TBPT,0.0016,9.216E6TBPT,0.002,9.6E6TBPT,0.0033,9.6E6TB,CONC,2,1,9,TBDATA,0.3,0.55,1.5E6,-1BLOCK,0.0,3.0,0.0,0.4,0.0,-0.2 /VIEW,1,1,2,3/REP,FASTLPLOT/PNU M,L INE,1 /REPLOT VATT,2,4,2 LSEL,S ,L INE,4,5,1 LSEL,A,LINE,2,7,5 LESIZE

13、,ALL,0.05 LSEL,INVE LESIZE,ALL,0.025 LSEL,ALL VMESH,ALLNSEL,S ,L OC,X,0.125,0.175NPLOT/VIEW,1,1/REP,FAST /PNUM,NODE,1 /REPLOT TYPE,1 MAT,1REAL,1 *do,i,3349,3354,1 e,I,I+1*ENDDO*do,i,3355,3446,7 e,I,I+7 *ENDDO *do,i,3452,3447,-1 e,I+1,I *ENDDO *do,i,3447,3356,-7 e,I,I-7 *ENDDOESEL,S,TYPE,1EGEN,19,315

14、,ALL,0.15,0.0,0.0,ALLSEL,ALLTYPE,1MAT,1REAL,2*do,i,3145,9130,105e,l,l+105*ENDDOesel,r,real,2EGEN,3,-3,ALL,0.0,0.0,-0.075,ALLSEL,ALLTYPE,1MAT,1REAL,3*do,i,3237,9222,105e,I,I+105*ENDDOesel,r,real,3EGEN,2,6,ALL,0.0,0.0,0.15,ALLSEL,ALLesel,S,TYPE,1EPLOT/VIEW,1,1,2,3/REPNSEL,S ,L OC,Y,0.19,0.21NSEL,R ,L

15、OC,X,-O.O1,O.O1D,ALL,ALLALLSEL,ALLNSEL,S ,L OC,Y,0.19,0.21NSEL,R ,L OC,X,2.99,3.01D,ALL,ALLALLSEL,ALLNSEL,S ,L OC,Y,0.39,0.41SF,ALL,PRES, 50000ALLSEL,ALLFINI/SOLUANTYPE,0NLGEOM,1NROPT,FULL,EQSLV,SPAR, ,0,TIME,1AUT0TS,1NSUBST,100,200,50,1KBC,0VTOL,U, ,0.03,0,NEQIT,50,PRED,ON,ON OUTRES,ALL,ALL, SOLVEFINI/POST1SET,LAST /DSCALE,1,100 /REPLOTPLDISP,2 PLNSOL,U,Y,O,1 PLCRACK,0,0 FINISH6结论通过以上的分析与讨论，利用ANSYS大型有限元分析程序，进行钢筋混凝土结构构件 空间有限元分析是可行的，并具有一定的可靠性。其中钢筋采用双线性等向强化 （BI-SO）理性 弹塑性材料模型，混凝土采用单轴多折线混凝土受压应力-应变关系（MISO）,破坏准则中不考虑混凝土的压碎