剪力墙非线性开裂分析

敦樸土木DIANA

10文件命名:保存路径:关键词:剪力墙非线性开裂分析剪力墙/Examples/DianaIE/Shear

Wall

panel分析类型:

线性/非线性静力分析.边界约束:

支撑.单元类型:

cq16m

grid

pstres

reinfo

taper.荷载:

位移加载.裂缝模型:转动裂缝模型.材料:总应变.目录一、类型二、模型类型三、有限元模型3.1混凝土结构的几何定义3.2钢筋的几何定义3.3钢筋网的属性3.4剪力墙的属性3.5边界条件

3.6加载3.7网格划分四、线性分析4.1分析命令4.2结果五、非线性分析5.1分析命令5.2结果该例介绍了剪力墙墙身有限元模型的建立和分析。墙身用平面应力单元模拟，采用基于转动裂缝模型的总应变材料本构关系。首先建模并检查，对墙面进行加载。图1:

模型类型：加劲梁一、类型

图

2:

模型概述二、模型概述

新建项目DianaIEMain

menu

→

File

→

New[图.

3]图

3:

新建项目对话框三、有限元模型选择mm和

N

Model

Window

→Reference

system

→Units[图.

4]图

4:

模型窗口图

5:

单位设置面板三、有限元模型DianaIE3.1混凝土结构的几何定义创建2个多边形面:墙身和左侧墙柱Main

menu

→

Geometry

→

Create

→

Add

polygon

SheetMain

menu

→

Geometry

→

Create

→

Add

polygon

Sheet[图.

6][图.

7]图

6:

几何

–

多边形面：墙身图

7:

几何

–

多边形面：左侧墙柱三、有限元模型DianaIE新建多边形顶梁Main

menu

→

Geometry

→

Create

→

Add

polygon

Sheet[图.

8]图

8:

几何

–

顶梁三、有限元模型DianaIE模型窗口中”Columnleft”上单击右键，选择”Duplicate”，生成新的面，重命名为”ColumnRight”，并沿X方向正向移动1080mm。Model

Window

→

Geometry

→

Shapes

→

Column

Left

→

DuplicateModel

Window

→

Geometry

→

Shapes

→

Column

Left

1

→

rename

→

<

Column

Right>Main

Menu

→

Geometry

→

Modify

→

Move

shape [图.

10][图.

9]图

9:

几何

–

复制:

右侧墙柱图

10:

几何

–

移动右侧墙柱三、有限元模型DianaIE在工作区窗口合适显示形状，隐藏工作面。

图

11:

几何

–

形状三、有限元模型DianaIEViewer→FitallViewer→showworkingplane3.2钢筋的几何定义复制墙体的三个形状(墙身，

左侧墙柱，右侧墙柱)形成钢筋网。模型窗中选择三个形状，单击右键，选择复制。Model

Window

→

Geometry

→

Shapes

→

Column

Left,

Panel,

Column

right

→

DuplicateModel

Window

→

Geometry

→

Shapes

→

Panel

1

→

rename

→

<

Grid

reinforcement

Panel

>Model

Window

→

Geometry

→

Shapes

→

Column

Left

1

→

rename

→

<

Grid

reinforcement

Column

Left

>Model

Window

→

Geometry

→

Shapes

→

Column

Right

1

→

rename

→

<

Grid

reinforcement

Column

Right

>[图.

12]图

12:

几何

–

所有形状三、有限元模型DianaIEMainMenu→Geometry→Analysis→Reinforcementpropertyassignments... [图.13]图

13:

墙身中的钢筋网分配属性图

14:

新建钢筋材料Reinforcement

property

assignments→Add

new

material[图.

14]

[图.

15]

[图.

16]Add

new

geometry[图.

18]三、有限元模型DianaIE3.3钢筋属性需要建立新的钢材料模型和几何属性，首先对墙身中钢筋网进行分配。

图

15:

钢筋的线材料特性图

16:

钢筋的非线性材料特性三、有限元模型通过表编辑器生成塑性应变-屈服应力关系图[图.

17]图

17:

塑性应变–

屈服应力关系图三、有限元模型图

18:

墙身中钢筋网的实常数三、有限元模型分配墙柱的钢筋网属性Main

Menu

→

Geometry

→

Analysis

→

Reinforcement

property

assignments...Reinforcement

property

assignments→

Add

new

geometry [图.

20][图.

19]图

19:

分配墙柱中的钢筋网属性图

20:

墙柱中钢筋网的实常数三、有限元模型DianaIE创建钢筋网Model

window

→

geometry[图.

21]图

21:

模型窗口:

钢筋图

22:

钢筋的几何外形三、有限元模型DianaIE3.4剪力墙的属性新建剪力墙非线性材料模型，定义几何属性，分配墙身和墙柱的几何属性，首先看墙身Main

Menu

→

Geometry

→

Analysis

→property

assignments...[图.

23]图

23:

分配墙身属性图

24:

新建非线性材料混凝土Shape

assignment→Add

new

material[图.

24]

[图.

25]

[图.

27]

[图.

28]Add

new

geometry[图.

29]三、有限元模型DianaIE图

25:

混凝土墙身的材料属性图

26:

总应变转动裂缝模型三、有限元模型图

27:

抗拉性能图

28:

抗压性能三、有限元模型图

29:

墙身的实常数三、有限元模型分配墙柱属性Main

Menu

→

Geometry

→

Modify

→property

assignmentShape

assignment→ Add

new

geometry [图.

31][图.

30]图

30:

分配墙柱属性图

31:

墙柱的实常数三、有限元模型DianaIE顶梁分配线性材料属性Main

Menu

→

Geometry

→

Modify

→property

assignment[图.

32]图

32:

分配顶梁属性图

33:

新建顶梁混凝土材料Shape

assignment→Add

new

material[图.

33]

[图.

34]Add

new

geometry[图.

35]DianaIE三、有限元模型图

34:

混凝土顶梁的线性材料属性图

35:

顶梁的实常数三、有限元模型3.5边界条件固定剪力墙底部Main

Menu

→

Geometry

→

Analysis

→

Attach

support[图.

36]图

36:

几何

–

约束图

37:

剪力墙底部边界条件三、有限元模型DianaIE3.6荷载顶部施加366.95N/mm的均布荷载，方向-YMain

Menu

→

Geometry

→

Analysis

→

Attach

load[图.

38]图

38:

几何

–

荷载图

39:

顶部压力荷载DianaIE三、有限元模型顶梁的中点处新建节点施加水平位移荷载Main

Menu

→

Geometry

→

Create

→

Add

vertexMain

Menu

→

Geometry

→

Modify

→

project

a

point[图.

40][图.

41]图

40:

几何

–

新建顶点图

41:

印刻顶梁上的中心点三、有限元模型DianaIE施加指定位移及相应约束Main

Menu

→

Geometry

→

Analysis

→

Attach

loadMain

Menu

→

Geometry

→

Analysis

→

Attach

support[图.

42][图.

43]图

42:

几何

–

新建位移荷载图

43:

给指定位移添加外部约束三、有限元模型DianaIE图

44:

几何

–

所有荷载和边界条件三、有限元模型3.7划分网格对带钢筋的剪力墙划分网格，首先设定混凝土结构的网格属性Main

Menu

→

Geometry

→

Analysis

→

Set

mesh

properties[图.

45]点击“PREVIEW”按钮，预览外边缘单元长度效果

[图.

46]图

45:

几何

–

设置网格属性图

46:

单元尺寸：

50

mm三、有限元模型DianaIEDianaIEMain

Menu

→

Geometry

→

Generate

Mesh[图.

47]图

47:

混凝土剪力墙和钢筋的网格划分结果三、有限元模型4.1分析命令Main

menu

→

Analysis

→

Add

analysisAnalysis

window

→

Analysis1

→

Add

analysis

command

→

Structural

linear

staticAnalysis

window

→

Analysis1

→

Rename

→

Linear

[图.

48]Main

menu

→

Analysis

→

Run

analysis图

48:

分析:

线性静力分析四、线性分析DianaIE4.2结果查看两个工况下结构变形总位移(DtXYZ)等值线，离散色标设定为16Results

browser

→

Output

→

Nodal

results

→

Total

displacement

→

DtXYZ [图.

49]Results

view

settings

→

Properties

→

Contour

plot

settings

→

Discrete

color

scale

option[图.

50]图

49:

结果窗口图

50:

色标属性四、线性分析DianaIEResultswindow→Case→ToppressureResultswindow→Nodalresults→Totaldisplacement→DtXYZ图

51:

顶部压力作用下的结构总位移DtXYZ四、线性分析DianaIEResultswindow→Case→Deformation图

52:

指定水平位移荷载作用下的结构总位移DtXYZ四、线性分析DianaIE查看两种工况下竖向应力SYY等值线

Resultswindow→Case→ToppressureResultswindow→Elementresults→CauchyTotalstresses→SYY图

53:

顶部压力作用下的结构竖向应力

SYY四、线性分析DianaIEDianaIEResultswindow→Case→Deformation图

54:

指定水平位移作用下的结构竖向应力

SYY

四、线性分析5.1分析命令

Mainmenu→Analysis→AddanalysisAnalysiswindow→Analysis2→Addanalysiscommand→StructuralnonlinearAnalysiswindow→Analysis2→Rename →NonlinearAnalysiswindow→Nonlinear→StructuralNonlinear→newexecuteblock→Rename→Executblock-PressureAnalysiswindow→StructuralNonlinear→Add...→Execute-LoadstepsAnalysiswindow→newexecuteblock→Rename→Executblock-Deformation [图.55]图

55:

分析窗口五、非线性分析DianaIEDianaIEAnalysiswindow→newexecuteblock-Deformation→loadsteps [图.56]Analysiswindow→newexecuteblock-Deformation→equilibriumiteration [图.57]Analysis

window

→

new

execute

block-Deformation

→

equilibrium

iteration

→

Convergence

norm

Settings[图.

58]Analysiswindow→newexecuteblock-Deformation→Output [图.59]Mainmenu→Analysis→Saveanalysiscommands →Shearwall.dcfMainmenu→Analysis→Runanalysis图

56:

加载步图

57:

迭代特性五、非线性分析图

58:

收敛准则图

59:

输出属性五、非线性分析5.2结果查看荷载步6和31作用下的主应力等值线Results

window

→

Analysis→

NonlinearResults

window

→

Case→

Load-step

6,

loadfactor

5.0Results

window

→

Nonlinear

→

Element

results

→

Stresses

→

SxxResults

window

→

Right

click

on

Sxx

→

show

in-plane

principal

components[Fig.

60]图

60:

荷载步6作用下的主应力五、非线性分析DianaIEResultswindow→Case→Load-step31,loadfactor31.0图

61:

荷载步31作用下的主应力五、非线性分析DianaIE查看钢筋塑性应变等值线图Resultswindow→Case→Load-step6,loadfactor5.0Resultswindow→Nonlinear→Reinforcementresults→Reinforcementplasticstrain→EpYY图

62:

荷载步6作用下的钢筋塑性应变五、非线性分析DianaIE

Resultswindow→Case→Load-step31,loadfactor31.0图63:

荷载步31作用下的钢筋塑性应变五、非线性分析DianaIE查看荷载步6和31作用下的主裂缝宽度等值线图

Resultswindow→Case→Load-step6,loadfactor5.0Resultswindow→Nonlinear→Elementsresults→crack-widths→Ecw1图

64:

荷载步6作用下的主裂缝宽度五、非线性分析DianaIEDianaIEResultswindow→Case→Load-