ANSYS混凝土问题分析

ANSYS混凝土问题分析
ANSYS混凝土问题分析

ANSYS混凝土问题分析

1.关于模型

钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式分为三种:分离式、整体式和组合式模型◆分离式模型:

把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理,即混凝土和钢筋各自被划分为足够小的单元,两者的刚度矩阵是是分开来求解的,考虑到钢筋是一种细长的材料,通常可以忽略起横向抗剪强度,因此可以将钢筋作为线单元处理。钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟钢筋与混凝土之间的粘结和滑移。一般钢筋混凝土是存在裂缝的,而开裂必然导致钢筋和混凝土变形的不协调,也就是说要发生粘结的失效与滑移,所以此种模型的应用最为广泛。

◆整体式模型:

将钢筋分布与整个单元中,假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料,与分离式模型不同的是,它求出的是综合了混凝土与钢筋单元的整体刚度矩阵;与组合式不同之点在于它不是先分别求出混凝土与钢筋对单元刚度的贡献然后再组合,而是一次求得综合的刚度矩阵。

◆组合式模型

组合式模型分为两种:一种是分层组合式,在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层,并对截面的应变作出某些假设,这种组合方式在钢筋混凝土板、壳结构中应用较广;另一种组合方法是采用带钢筋膜的等参单元。

当不考虑混凝土和钢筋二者之间的滑移,三种模型都可以。分离式和整体式模型使用于二维和三维结构分析。

就ANSYS而言,可以考虑分离式模型:混凝土(SOLID65)+钢筋(LINK单元或PIPE单元),认为混凝土和钢筋粘结很好。如要考虑粘结和滑移,则可引入弹簧单元进行模拟,如果比较困难也可以采用整体式模型(带筋的SOLID65)。

2.本构关系及破坏准则

◆本构关系

混凝土本构关系的模型对钢筋混凝土结构的非线性分析有重大影响。混凝土的本构就是表示在各种外荷载作用下的混凝土应力应变的响应关系。在建立混凝土本构关系时一般都是基于现有的连续介质力学的本构理论,在结合混凝土的力学特性,确定甚至调整本构关系中各种所需的材料参数。通常,混凝土的本构关系可以分为线性弹性、非线性弹性、弹塑性及其他力学理论等四类。其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系,其他的不怎么用。线性弹性理论认为应力应变加载、卸载时呈线性关系,服从虎克定律,应力应变关系是相互对应的关系。在实际结构设计中线性弹性仍然是应用很广泛的本构模型。

非线性弹性理论认为应力应变不成正比,但是有一一对应的关系。卸载后没有残余应变,应力状态完全由应变状态决定,而与加载历史无关。非线性弹性本构关系分为全量型(如Ottosen模型)和增量型(如Darwin-Pecknold)两类。

弹塑性本构关系则把屈服面和破坏面分开处理。根据混凝土单轴受压的试验研究结果,混凝土在应力未达到其强度极限以前,应力应变的非线性关系受塑性变形的影响,这可以用屈服面理论来解释。而在曲线的下降阶段,混凝土的非线性关系则主要受混凝土内部微断裂的影响,表现微损伤断裂的关系,可用破坏准则来评判。一般在经典的强度理论中,有Tresca、V onMises和Druck-Prager等屈服准则,此外还有Zienkiewicz-Pande、W.F.Chen、Nilsson 屈服条件,破坏准则有Mohr。

混凝土破坏准则从单参数到五参数多大数十个模型,或借用古典强度理论或基于试验结果等。各个破坏准则的表达式和繁简程度各异,适用范围和计算精度也差别较大,给使用带来了一定的困难。

◆破坏准则

混凝土的破坏准则是在试验的基础上,考虑到混凝土的特点而求出来的。混凝土单轴受压的破坏公式有Hongnested 表达式、指数形式表达式和Saenz 表达式等;双轴荷载下的破坏准则有修正莫尔库仑准则、Kupfer 公式、多折线公式及双参数公式等;三轴受力的古典强度理论有最大正应力理论、最大剪应力理论÷第四强度理论和Drucker-Prager 破坏准则等,由于古典强度理论中的材料参数为一个或两个,很难完全反映混凝土破坏曲面的特征,所以研究人员结合混凝土的破坏特点,提出了包含更多参数的破坏准则。多参数模型大多基于强度试验的统计而进行的曲线拟合,有Bresler-Pister 、Willam-Warnke 三参数模型、Ottosen 四参数模型和Willam-Warnke 五参数模型。

ANSYS 的SOLID65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。它可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维,型钢等),以及材料的拉裂和压溃现象。它是在三维8节点等参元SOLID45的基础上,增加了针对于混凝土的性能参数和组合式钢筋模型。SOLID65单元最多可以定义3种不同的加固材料,及此单元允许同时拥有四种不同的材料。混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变能力;加强材料则只能受拉,不能承受剪切力。 几点假设:

●只允许在每个积分点正交的方向开裂。 ●积分点上出现裂缝之后,将通过调整材料属性来模拟开裂,裂缝的处理方式采用分布模型而非离散模型。

●混凝土材料初始时是各向同性的。

●除开裂和压碎之外,混凝土也会塑性变形,常采用Drucker-Prager 屈服面模型模拟其塑性行为的应力应变关系。在这种情况下,一般在假设开裂和压碎之前,塑性变形已经完成。 3.SOLID65单元的理论基础 1单元的线性行为

单元应力应变关系的总刚度矩阵表达式为: [][][]∑∑==+?

???

??-

=r

r

N i i

r

R

i

c

N i R i

D V D V

D 1

1

1 (4-1)

其中,r N 表示加固材料的数目(最多可以设置三种,若M1=0,则没有加固物;若M1、M2、M3等于混凝土材料的编号,则不能忽略加固物。M1、M2、M3对应于实常数定义表中需要输入的MA T1、MA T2、MA T3)。R

i V 表示加固的体积率,亦可以理解为钢筋的配筋率。

][c

D 表示混凝土的刚度矩阵,是通过在各向同性材料种插入各向异性的应力应变关系

而得到的,可以表示为:

[]

??

?

????????

??????

??

????

?-------+=

2)21(0

00

2)

21(0000002)

21(0000

00)1(0

00)

1(0

00)1()21)(1(ννννν

νν

νννν

νννE

D c

(4-2)

i r

D ][表示第i 个加固物(钢筋)的刚度矩阵,在单元局部坐标系下,钢筋的应力应变

关系可以表示如下:

??

??

?

???

??????????????=?????????

??

???????????????????????????????=??????

????

????????????r zx r yz

r xy r

zz r yy r

xx i r

r zx r yz r xy r zz r yy r xx r

j

r

zx r yz

r xy r

zz r yy r xx

D E εεεεεεεεεεεεσ

σσσσσ

][00

00000000000000000000000000000 (4-3) 由(4-3)式可见只有在r

i X 轴上的应力分量是非零。图4-1给出了加固方向与单元坐标系之间的关系。i θ表示加固方向r

i X 轴在X-Y 平面上的投影与X 轴之间的夹角,对应于实常数输入框中的THETA1、THETA2、THETA3。i φ代表着r

i X 轴与X-Y 平面的夹角,对应于实常数输入框中的PHI1、PHI2、PHI 。

图4.1 单元坐标系下的加固方向

2单元的非线性行为

SOLID65单元能预测弹性行为、开裂行为和压碎行为。当在弹性范围内工作时,混凝

土的刚度矩阵就是上面所讨论的弹性矩阵,若考虑开裂或压碎,则需要对上面的矩阵进行修正。

◆开裂模拟

通过修正应力~应变关系,引入垂直于裂缝表面方向的一个缺陷平面来表示在某个积分点上出现了裂缝。当裂缝张开时,后续荷载产生了在裂缝表面的滑移或剪切时,引入一个剪切力传递系数t β来模拟剪切力的损失。在某个方向上有裂缝后的材料的应力应变关系可以表示为:

[]

????????

??????

???

??

?????

????

?

?----++=20

00210000002000000

111100001111000000)1()

1(t t t ck c

E R E

D ββνννννν (4-4) 上标ck 表示应力应变关系参考的坐标系是平行于主应力方向的,ck

X 轴是垂直于裂缝

表面的。t R 就是图4-2所示的直线斜率,将随着求解的收敛而自适应下降为0。

图4-2 t R 示意图

图中的t f 表示混凝土的单轴抗拉强度,对应于混凝土材料系数输入表中的3C ,c T 表示拉应力松弛因子,对应于混凝土材料系数输入表中的9C 。

如果裂缝是闭合的,那么所有垂直于裂缝面的压应力都能传递到裂缝上,但是剪切力只能传递原来的c β倍,闭合裂缝的刚度矩阵可以描述为:

[]

?

??

???

?????

??????

??

????

?-------+=

2)21(0

00

2)

21(0000002)

21(0000

00

)1(0

00)

1(0

00)

1()21)(1(νβννβνν

νν

νννν

νννc c

ck c

E

D (4-5)

当裂缝在两个方向或三个方向上同时张开或同时闭合时,刚度矩阵需要重新修改,具体的表达式请参考《ANSYS 理论参考手册》。SOLID65单元的状态可分为张开裂缝、闭合裂

缝、压碎和完整单元共四种。在具体结构的应用中,可以有16种不同的排列组合方式。 在单元局部坐标系下完成了单元刚度矩阵的分析后,必须将其转换到整体坐标系下,其转换表达式为:

]][][[][ck

ck c ck

c T

D T

D = (4-6)

其中,][ck

T 为描述局部坐标与整体坐标之间关系的转换矩阵。在某个积分点上裂缝张

开或闭合的状态是由开裂应变ck

ck ε决定。若出现这么一种情况,即在X 方向上有可能发生裂

开,则开裂应变ck ck ε的表达式可以描述为:

???

????++-+=方向都开裂方向和,若方向开裂,若,若没有裂缝z y y 1ck x ck

z ck x ck

z ck y ck x ck

ck

ενεεεεννεε (4-7)

如果ck ck ε小于0则假设裂缝是闭合,若ck

ck ε大于或等于0,则认为裂缝是张开的。在某

个积分点上出现了裂缝之后,则认为在下一步迭代中裂缝是张开的。 ◆压碎模拟

假设在单轴、双轴、三轴压力作用下,某个积分点上的材料失效了,就认为这个点上的材料压碎了。在SOLID65单元中,压碎意味着材料结构完整性的完全退化。当出现压碎情况时,材料强度已经退化至积分点上单元刚度矩阵的贡献完全可以忽略了的地步。 ◆失效准则

ANSYS 中的混凝土材料可以预测脆性材料的失效行为。同时考虑了开裂和压碎失效模拟。多轴应力状态下混凝土的失效准则则表达式如下:

0≥-S f F c

(4-8)

其中,F 是主应力()zp

yp

xp

σ

σ

σ

,,的函数。S 表示失效面,是关于主应力及2

1,,,,f f f f f

cb c t

五个参数的函数。c f 是单轴抗拉强度。若应力状态不满足式(4-8)式,则不发生开裂或压碎。应力状态满足(4-8)式后,若有拉伸应力将导致开裂,若有压缩应力将导致压碎。其实,ANSYS 中采用的失效面模型就是William-Warnke 五参数强度模型。需要输入的五个参数的具体含义见下表。

此外,在静水压力较小时,即())(3/13zp yp

xp

h c h f σσ

σ

σσ++=≤

,失效面也可以

仅仅通过参数t f 和c f 来指定,其他三个参数采用William-Warnke 强度模型的默认值:

c c c cb f f f f f f 725.145.12.121===、、。当围压较高时,五个参数必须全部给出,否则将

导致混凝土模型计算结果的不正确。

由于F 和S 都可以用主应力321σσσ、、 表示,而三个主应力有四种取值范围,因此混凝土失效行为也可以分为四个范围。在每一个范围内都是一对独立的F 和S ,在这里给出F 和S 的一些基本的表达式是为了说明不同的应力状态下,所采用的破坏模型也是不一样的,这对于正确理解分析结果是有帮助的。 (1)3210σσσ≥≥≥ (压-压-压) 在压-压-压应力状态下,F 和S 的表达式如下: 2

/12132322211]

)()()[(15

1F σσσσσσ-+-+-=

=F (4-9)

2

2

12

22

2

12

22

/1122122

12

22122

12

221)

(cos )(4]

45cos )(4)[2(cos )(2r r r r r r r r r r r r r r r S S -+--+--+-=

=ηηη (4-10)

表达式中的符号的具体含义在这不再一一详述,请参考《ANSYS 理论参考手册》。假设此失效面得到满足,那么材料将被压碎。 (2)3210σσσ≥≥≥(拉-压-压) 2

/123232221]

)([15

1F σσσσ+-+=

=F (4-11)

2

2

12

22

2

12

22

/11221221222122

12

2212)

(cos )(4]

45cos )(4)[2(cos )(2)

1(p p p p p p p p p p p p p p p f S S t

-+--+--+--

==ηηησ(4-12)

假如应力状态满足失效准则,那么裂缝将出现在垂直主应力1σ 的平面上。 (3)3210σσσ≥≥≥(拉-拉-压)

2,1,3===j F F j σ (4-13)

2,1),1(33=+

=

=i f f f S S c

c

t σ (4-14)

如果i =1、2的应力状态满足失效准则,那么裂缝将出现在垂直主应力21,σσ 的面上。若应力状态只满足i =1时满足失效准则,则裂缝只出现在垂直主应力1σ 的平面上。

(4)0321≥≥≥σσσ(拉-拉-拉)

3,2,1,4===i F F i σ (4-15)

c

t f f S S =

=4 (4-16)

如果应力状态在1、2、3三个方向上都满足,那裂缝将出现在垂直主应力321,,σσσ的平面上;如果应力状态满足在1、2两个方向上都得到满足,那么裂缝将出现在垂直主应力21,σσ的平面上;如果应力状态只在1方向上得到满足,那裂缝将只出现在垂直主应力1σ的平面上。

◆屈服准则

上面所述只定义了W-W 破坏准则,而非屈服准则。虽然理论上破坏准则和屈服准则是不同的,但工程上又常将二者等同,因为工程结构不容许有很大的塑性变形,且混凝土等材料的屈服点不够明确,但破坏点非常明确。在ANSYS 中输入必要的参数后,仅仅定义了混凝土的W-W 破坏准则和缺省的本构关系(认为混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应变关系,而开裂后采用W-W 破坏准则)。

对于SOLID65单元,屈服准则可以通过输入相应的应力应变关系定义V on Mises 、Hill 等屈服准则,而相应的流动法则、硬化法则也就确定了。当然也可以输入试验得到的应力应变数据。必须注意的是,ANSYS 中的应力应变关系是拉压相等的,而混凝土材料显然不符合。应为混凝土受拉段非常短,认为拉压相同影响很小,且由于在定义的W-W 破坏准则中确定了开裂强度,所以尽管定义的是一条大曲线,但应用于受拉部分的很小。

ansys分析混凝土的若干问题

1. 讨论两种Ansys求极限荷载的方法 (1)力加载 可以通过对应的方法(比如说特征值屈曲)估计结构的极限荷载的大致范围,然后给结构施加一个稍大的荷载,打开自动荷载步二分法进行非线性静力分析,最后计算会因不收敛终止,则倒数第二个子步对应的就是结构的极限荷载;另外,也可以选择弧长法,采用足够的子步(弧长法可以一直分析到极限承载力之后的过程)同样可以从绘制的荷载位移曲线或计算结果中找出结构的极限荷载。 (2)位移加载 给结构施加一个比较大的位移,打开自动荷载步二分法进行非线性分析,保证足够的子步数,这样也可以分析到极限荷载以后,通过绘制荷载位移曲线或查看相应结果文件也可知道结构的极限荷载。 希望众高手讨论一下 (1)弧长法求极限荷载的收敛性问题,如何画到荷载位移曲线的下降段? (2)位移法求极限荷载的具体步骤? 2. 需要注意的问题 1. 由于SOLID 65单元本身是基于弥散裂缝模型和最大拉应力开裂判据,因此在很多情况下会因为应力集中而使混凝土提前破坏,从而和试验结果不相吻合,因此,在实际应用过程中应该对单元分划进行有效控制,根据作者经验,当最小单元尺寸大于5cm 时,就可以有效避免应力集中带来的问题; 2. 支座是另一个需要注意的问题。在有限元分析中,很多时候约束是直接加在混凝土节点上,这样很可能在支座位置产生很大的应力集中,从而使支座附近的混凝土突然破坏,造成求解失败。因此,在实际应用过程中,应该适当加大支座附近单元的尺寸或者在支座上加一些弹性垫块,避免支座的应力集中; 3. 六面体的SOLID 65 单元一般比四面体的单元计算要稳定且收敛性好,因此,只要条件允许,应该尽量使用六面体单元; 4. 正确选择收敛标准,一般位移控制加载最好用位移的无穷范数控制收敛,而用力控制加载时可以用残余力的二范数控制收敛。在裂缝刚刚出现和接近破坏的阶段,可以适当放松收敛标准,保证计算的连续性; 3. 关于下降段的问题 1)在实际混凝土中都有下降段,但是在计算的时候要特别小心下降段的问题。 2)下降段很容易导致计算不收敛,有时为了计算的收敛要避免设置下降段,采用rush模型。 3)利用最大压应变准则来判断混凝土是否破坏。 4. Solid65单元中的破坏准则 1)采用Willam&Warnke五参数破坏准则 2)需要参数: 单轴抗拉强度,单轴,双轴抗压强度,围压压力,在围压作用下双轴,单轴抗压强度

钢筋混凝土梁的ansys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 analysis of mechanics of a reinforced concrete based on ANSYS Abstract This paper introduces ANSYS simulation of the reinforced concrete beam process, discusses the establishment of the finite element model and the realization, and gives the ANSYS reinforcement method with separate the analysis of concrete beams of the general process. And gives the detailed command flow process. Based on the analysis of concrete beams, and discussed the concrete beam under the action of forces of the body deformation and fracture process. Keywords Ansys concrete beams reinforced separated 1 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内力,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200400b h mm mm ?=?,梁的跨度为3.0L m =,支座宽度为250mm 采用C20混凝土,梁内受拉纵筋3φ20,架立筋采用2φ12, 箍筋采用φ6@150,钢筋保护层厚度为25mm 。如图一。 图一 对于梁中所采用的所有钢筋,弹性模量为5 2.110MPa ?,抗拉强度设计值210MPa , 密度33 7.810/kg m ?,泊松比为0.3。

ANSYS新手入门学习心得

(1) 如果你模拟结构体中裂缝扩展过程的模拟,在Ansys中可以用全解耦损伤分析方法来近似模拟裂缝扩展,我曾用Ansys软件中提供的可以定义10,000个材料参数和单元ekill/alive 功能完成了层状路面体中表面裂缝和反射裂缝在变温作用下的扩展过程的模拟。我模拟的过程相对来说比较简单,模拟过程中我们首先要知道裂缝的可能扩展方向,这样在裂缝可能扩展的带内进行网格加密处理,加密到什么程度依据计算的问题来确定。 (2) 如果采用断裂力学理论计算含裂缝结构体的应力强度因子,建模时只需在裂尖通过命令kscon生成奇异单元即可。Ansys模块中存在的断裂力学模块可以计算I、II、III型应力强度因子(线弹性断裂力学)和J积分(弹塑性断裂力学),在Ansys中verification里面有一个计算I型应力强度因子的例子vm143,参见该例子就可以了。 (3) 如果通过断裂力学模拟裂缝的扩展过程,需要采用动态网格划分,这方面我没有做,通过Ansys的宏命令流应该可以实现。技术参考可参阅文献:杨庆生、杨卫.断裂过程的有限元模拟.计算力学学报,1997,14(4). (4) 我现在做动荷载作用下路面结构体中应力强度因子的分布规律,我是通过位移插值得到不同时间点处的应力强度因子。如果想这样做,可参阅理论参考中关于应力强度因子计算说明。 1. 讨论两种Ansys求极限荷载的方法 (1)力加载 可以通过对应的方法(比如说特征值屈曲)估计结构的极限荷载的大致范围,然后给结构施加一个稍大的荷载,打开自动荷载步二分法进行非线性静力分析,最后计算会因不收敛终止,则倒数第二个子步对应的就是结构的极限荷载;另外,也可以选择弧长法,采用足够的子步(弧长法可以一直分析到极限承载力之后的过程)同样可以从绘制的荷载位移曲线或计算结果中找出结构的极限荷载。 (2)位移加载 给结构施加一个比较大的位移,打开自动荷载步二分法进行非线性分析,保证足够的子步数,这样也可以分析到极限荷载以后,通过绘制荷载位移曲线或查看相应结果文件也可知道结构的极限荷载。 希望众高手讨论一下 (1)弧长法求极限荷载的收敛性问题,如何画到荷载位移曲线的下降段? (2)位移法求极限荷载的具体步骤? 2. 需要注意的问题 1. 由于SOLID 65单元本身是基于弥散裂缝模型和最大拉应力开裂判据,因此在很多情况下会因为应力集中而使混凝土提前破坏,从而和试验结果不相吻合,因此,在实际应用过程中应该对单元分划进行有效控制,根据作者经验,当最小单元尺寸大于5cm 时,就可以有效避免应力集中带来的问题; 2. 支座是另一个需要注意的问题。在有限元分析中,很多时候约束是直接加在混凝土节点上,这样很可能在支座位置产生很大的应力集中,从而使支座附近的混凝土突然破坏,造成求解失败。因此,在实际应用过程中,应该适当加大支座附近单元的尺寸或者在支座上加一些弹性垫块,避免支座的应力集中;

ANSYS中混凝土的本构关系

一、关于模型 钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种,即分离式、分布式和组合式模型。考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移,则采用引入粘结单元的分离式模型;假定混凝土和钢筋粘结很好,不考虑二者之间的滑移,则三种模型都可以;分离式和分布式模型适用于二维和三维结构分析,后者对杆系结构分析比较适用。裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型,后者目前尚处研究之中,主要应用的是前两种。离散裂缝模型和分布裂缝模型各有特点,可根据不同的分析目的选择使用。随着计算速度和网格自动划分的快速实现,离散裂缝模型又有被推广使用的趋势。 就ANSYS而言,她可以考虑分离式模型(solid65+link8,认为混凝土和钢筋粘结很好,如要考虑粘结和滑移,则可引入弹簧单元进行模拟,比较困难!),也可采用分布式模型(带筋的solid65)。而其裂缝的处理方式则为分布裂缝模型。 二、关于本构关系 混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它力学理论等四类,其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系,其中不乏实用者。混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型,或借用古典强度理论或基于试验结果等,各个破坏准则的表达方式和繁简程度各异,适用范围和计算精度差别也比较大,给使用带来了一定的困难。 就ANSYS而言,其问题比较复杂些。 1 ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的? 采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failure criterion),而非屈服准则(yield criterion)。W-W破坏准则是用于检查混凝土开裂和压碎用的,而混凝土的塑性可以另外考虑(当然是在开裂和压碎之前)。理论上破坏准则(failure criterion)和屈服准则(yield criterion)是不同的,例如在高静水压力下会发生相当的塑性变形,表现为屈服,但没有破坏。而工程上又常将二者等同,其原因是工程结构不容许有很大的塑性变形,且混凝土等材料的屈服点不够明确,但破坏点非常明确。 定义tb,concr matnum后仅仅是定义了混凝土的破坏准则和缺省的本构关系,即W—W破坏准则、混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应变关系,而开裂和压碎后采用其给出的本构关系。但屈服准则尚可另外定义(随材料的应力应变关系,如tb,MKIN,则定义的屈服准则是Von Mises,流动法则、硬化法则也就确定了)。 2 定义tb,concr后可否定义其它的应力应变关系 当然是可以的,并且只有在定义tb,concr后,有些问题才好解决。例如可以定义tb,miso,输入混凝土的应力应变关系曲线(多折线实现),这样也就将屈服准则、流动法则、硬化法则等确定了。 这里可能存在一点疑问,即ANSYS中的应力应变关系是拉压相等的,而混凝土材料显然不是这样的。是的,因为混凝土受拉段非常短,认为拉压相同影响很小,且由于定义的tb,concr 中确定了开裂强度,所以尽管定义的是一条大曲线,但应用于受拉部分的很小。 三、具体的系数及公式 1 定义tb,concr时候的两个系数如何确定? 一般的参考书中,其值建议先取为0.3~0.5(江见鲸),原话是“在没有更仔细的数据时,不妨先取0.3~0.5进行计算”,足见此0.3~0.5值的可用程度。根据我的经验和理由,建议此值取大些,即开裂的剪力传递系数取0.5,(定要>0.2)闭合的剪力传递系数取1.0。支持此说法的还有 现行铁路桥规的抗剪计算理论,以及原公路桥规的容许应力法的抗计剪计算。

ANSYS学习心得

一学习ANSYS需要认识到的几点 相对于其他应用型软件而言,ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件,对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程,是一门相当难学的软件,因而,要学好ANSYS,对学习者就提出了很高的要求,一方面,需要学习者有比较扎实的力学理论基础,对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断,可以说,理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平;另一方面,需要学习者不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。在学习ANSYS的方法上,为了让初学者有一个比较好的把握,特提出以下五点建议:(1)将ANSYS的学习紧密与工程力学专业结合起来 毫无疑问,刚开始接触ANSYS时,如果对有限元,单元,节点,形函数等《有限元单元法及程序设计》中的基本概念没有清楚的了解话,那么学ANSYS很长一段时间都会感觉还没入门,只是在僵硬的模仿,即使已经了解了,在学ANSYS之前,也非常有必要先反复看几遍书,加深对有限元单元法及其基本概念的理解。 作为工程力学专业的学生,虽然力学理论知识学了很多,但对许多基本概念的理解许多人基本上是只停留于一个符号的认识上,理论认识不够,更没有太多的感性认识,比如一开始学ANSYS时可能很多人都不知道钢材应输入一个多大的弹性模量是合适的。而在进行有限元数值计算时,需要对相关参数的数值有很清楚的了解,比如材料常数,直接关系到结果的正确性,一定要准确。实际上在学ANSYS时,以前学的很多基本概念和力学理论知识都忘得差不多了,因而遇到有一

定理论难度的问题可能很难下手,特别是对结果的分析,需要用到《材料力学》,《弹性力学》和《塑性力学》里面的知识进行理论上的判断,所以在这种情况下,复习一下《材料力学》,《弹性力学》和《塑性力学》是非常有必要的,加深对基本概念的理解,实际上,适当的复习并不要花很多时间,效果却很明显,不仅能勾起遥远的回忆,加深理解,又能使遇到的问题得到顺利的解决。 在涉及到复杂的非线性问题时(比如接触问题),一方面,不同的问题对应着不同的数值计算方法,求解器的选择直接关系到程序的计算代价和问题是否能顺利解决;另一方面,需要对非线性的求解过程有比较清楚的了解,知道程序的求解是如何实现的。只有这样,才能在程序的求解过程中,对计算的情况做出正确的判断。因此,要能对具体的问题选择什么计算方法做出正确判断以及对计算过程进行适当控制,对《计算方法》里面的知识必须要相当熟悉,将其理解运用到ANSYS的计算过程中来,彼此相互加强理解。要知道ANSYS是基于有限元单元法与现代数值计算方法的发展而逐步发展起来的。因此,在解决非线性问题时,千万别忘了复习一下《计算方法》。此外,对《计算固体力学》也要有所了解(一门非常难学的课),ANSYS对非线性问题处理的理论基础就是基于《计算固体力学》里面所讲到的复杂理论。 作为学工程力学的学生,提高建模能力是非常急需加强的一个方面。在做偏向于理论的分析时,可能对建模能力要求不是很高,但对于实际的工程问题,有限元模型的建立可以说是一个最重要的问题,而后

ANSYS 钢筋混凝土建模

ANSYS 钢筋混凝土建模 一、简介 钢筋混凝土有限元建模的方法与结果评价(前后处理),是对钢筋混凝土结构进行数值模拟的重要步骤,能否把握模型的可行性、合理性,如何从计算结果中寻找规律,是有限元理论应用于实际工程的关键一环。Blackeage以自己做过的一组钢筋混凝土暗支撑剪力墙的数值模拟为例,从若干方面提出一些经验与建议。希望大家一起讨论、批评指正(wang.jian@https://www.360docs.net/doc/6d14401582.html,)。 程序:ANSYS 单元:SOLID65、BEAM188 建模方式:分离 暗支撑剪力墙结构由北京工业大学曹万林所提出,简言之就是一种在普通钢筋配筋情况下,加配斜向钢筋的剪力墙结构。 二、单元选择 以前经常采用的钢筋混凝土建模方法是通过SOLID65模拟混凝土,通过SOLID65的实常数指定钢筋配筋率,后来发现这种整体式的模型并不理想,而且将钢筋周围的SOLID65单元选择出来,再换算一个等效的配筋率,工作量也并不小。最关键的是采用整体式模型之后,得不出什么有意义的结论,弄一个荷载-位移曲线出来又和实验值差距比较大。只有计算的开裂荷载与实验还算是比较接近,但这个手算也算得出来的东西费劲去装模作样的建个模型又有什么意义? 所以,这次我尝试采用分离式的模型,钢筋与混凝土单元分别建模,采用节点共享的方式。建模时发现,只要充分、灵活地运用APDL的技巧,处理好钢筋与混凝土单元节点的位置,效率还是很高的。 暗支撑剪力墙数值模型 看过很多的资料,分离式模型是用LINK8与SOLID65的组合方式,这样做到是非常直观,因为LINK8是spar类型的单元,每个节点有3个自由度,这与SOLID65单元单节点自由度数量是一致的。但是问题也就由此产生,当周围的混凝土开裂或是压碎时,SOLID65将不能对LINK8的节点提供足够地约束(如

ANSYS中混凝土的计算问题

ANSYS中混凝土的计算问题【精华】 最近做了点计算分析,结合各论坛关于这方面的讨论,就一些问题探讨如下,不当之处敬请指正。 一、关于模型 钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种,即分离式、分布式和组合式模型。考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移,则采用引入粘结单元的分离式模型;假定混凝土和钢筋粘结很好,不考虑二者之间的滑移,则三种模型都可以;分离式和分布式模型适用于二维和三维结构分析,后者对杆系结构分析比较适用。裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型,后者目前尚处研究之中,主要应用的是前两种。离散裂缝模型和分布裂缝模型各有特点,可根据不同的分析目的选择使用。随着计算速度和网格自动划分的快速实现,离散裂缝模型又有被推广使用的趋势。 就ANSYS而言,她可以考虑分离式模型(solid65+link8,认为混凝土和钢筋粘结很好,如要考虑粘结和滑移,则可引入弹簧单元进行模拟,比较困难!),也可采用分布式模型(带筋的solid65)。而其裂缝的处理方式则为分布裂缝模型。 二、关于本构关系 混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它力学理论等四类,其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系,其中不乏实用者。混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型,或借用古典强度理论或基于试验结果等,各个破坏准则的表达方式和繁简程度各异,适用范围和计算精度差别也比较大,给使用带来了一定的困难。 就ANSYS而言,其问题比较复杂些。 1 ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的? 采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failure criterion),而非屈服准则(yield criterion)。W-W破坏准则是用于检查混凝土开裂和压碎用的,而混凝土的塑性可以另外考虑(当然是在开裂和压碎之前)。理论上破坏准则(failure criterion)和屈服准则(yield criterion)是不同的,例如在高静水压力下会发生相当的塑性变形,表现为屈服,但没有破坏。而工程上又常将二者等同,其原因是工程结构不容许有很大的塑性变形,且混凝土等材料的屈服点不够明确,但破坏点非常明确。 定义tb,concr matnum后仅仅是定义了混凝土的破坏准则和缺省的本构关系,即W—W破坏准则、混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应变关系,而开裂和压碎后采用其给出的本构关系。但屈服准则尚可另外定义(随材料的应力应变关系,如tb,MKIN,则定义的屈服准则是V on Mises,流动法则、硬化法则也就确定了)。

ANSYS分析报告

《大型结构分析软件的应用及开发》 学习报告 学院:建筑工程学院 专业班级:工程力学141 姓名:付贤凯 指导老师:姚激 学号:201411012111

1.模型介绍 如下图所示的一桁架结构,受一集中力大小为800N的作用,杆件的弹性模量为200GPa,泊松比为0.3。杆件的截面为正方形达长为1m,横截面面积为1m2。现求它的变形图与轴力图。 图1 桁架模型与受力简图(单位:mm) 2.建模与划分网格 利用大型有限元软件ANSYS,采用Link,2Dspar 1的单元进行模拟,通过网格的划分得到如图2所示的有限元模型。 图2 有限元模型

结合有限元模型中的约束条件为左侧在X与Y方向铰支固定,荷载条件为最右侧处施加向下的集中力P=800N。施加约束与荷载后的几何模型如图4所示。 图3 施加荷载与约束的几何模型 3.位移与轴力图 因在Y方向受力,所以主要做Y方向的位移图,又因为杆件在轴线方向有变形,故在X 方向仍有一定的位移。则图5为变形前后的板件形状。图6为模型沿Y方向的位移图,图7为模型沿X方向的位移图,图8为模型的总位移图。 图4 桁架变形前后形状图

图5 Y方向位移图 图6 X方向位移图

图7总位移图 分析所有的位移图可以看出从以看出左端变形最小,为零,右端变形最大。从总位移图可以看出最大的位移在左下点处,大小为0.164×10?5m。从X方向位移图可以看出,左下点处在X方向位移最大为0.36×10?6。从Y方向位移图可以看出最大位移在左下点处为0.164×10?5。都符合实际情况,图9为模型的轴力图。 图8 轴力图

用ANSYS对钢筋混凝土梁进行计算模拟

一、用钢筋混凝土简支梁的数值模拟为实例,对ANSYS的使用方法进行说明 钢筋混凝土简支梁,尺寸为长2000mm,宽150mm,高300mm。混凝土采用C30,钢筋全部采用HRB335,跨中集中荷载P作用于一刚性垫板上,垫板尺寸为长150mm,宽100mm。 建立分离式有限元模型,混凝土采用SOLID65单元,钢筋采用LINK8单元,不考虑钢筋和混凝土之间的粘结滑移。创建分离式模型时,将几何实体以钢筋位置切开,划分网格时将实体的边线定义为钢筋即可。加载点以均布荷载近似代替钢垫板,支座处则采用线约束和点约束相结合。单元尺寸以50mm左右为宜。 二、命令流 !钢筋混凝土简支梁数值分析 !分离式模型 FINISH /CLEAR /PREP7 !1.定义单元与材料属性 ET,1,SOLID65,,,,,,,1 ET,2,LINK8 MP,EX,1,13585 !混凝土材料的初始弹模以及泊松比 MP,PRXY,1,0.2 FC=14.3 !混凝土单轴抗压强度和单轴抗拉强度 FT=1.43 TB,CONCR,1 TBDA TA,,0.5,0.95,FT,-1 !定义混凝土材料及相关参数,关闭压碎 TB,MISO,1,,11 !定义混凝土应力应变曲线,用MISO模型 TBPT,,0.0002,FC*0.19 TBPT,,0.0004,FC*0.36 TBPT,,0.0006,FC*0.51 TBPT,,0.0008,FC*0.64 TBPT,,0.0010,FC*0.75 TBPT,,0.0012,FC*0.84 TBPT,,0.0014,FC*0.91 TBPT,,0.0016,FC*0.96 TBPT,,0.0018,FC*0.99 TBPT,,0.002,FC TBPT,,0.0033,FC*0.85 MP,EX,2,2.0E5 !钢筋材料的初始弹模以及泊松比 MP,PRXY,2,0.3 TB,BISO,2 TBDA TA,,300,0 !钢筋的应力应变关系,用BISO模型

ANSYS分析报告分析

有限元与CAE分析报告 专业: 班级: 学号: 姓名: 指导教师: 2016年 1 月 2 日

简支梁的静力分析 一、问题提出 长3m的工字型梁两端铰接中间1.5m位置处受到6KN的载荷作用,材料弹性模量E=200e9,泊松比0.28,密度7850kg/㎡ 二、建立模型 1.定义单元类型 依次单击Main Menu→Preprocessor→Elementtype→Add/Edit/Delete,出现对话框如图,单击“Add”,出现一个“Library of Element Type”对话框,在“Library of Element Type”左面的列表栏中选择“Structural Beam”,在右面的列表栏中选择3 node 189,单击“OK”。

2设置材料属性 依次单击Main Menu→Preprocessor→MaterialProps>Material Modes,出现“Define Material ModelBehavior”对话框,在“Material Model Available”下面的对话框中,双击打开“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”,出现对话框,输入弹性模量EX=2E+011,PRXY=0.28,单击“OK”。 依次单击Main Menu→Preprocessor→MaterialProps>Material Modes,出现“Define Material ModelBehavior”对话框,在“Material Model Available”下面的对话框中,双击打开“Structural→Density”弹出对话框,输入DENS为7850 3.创建几何模型 1)设定梁的截面尺寸

混凝土的ANSYS分析

【原创】钢筋混凝土分离式建模方法(含ANSYS命令流) 钢筋混凝土, 分离式, 建模, ANSYS, 命令钢筋混凝土, 分离式, 建模, ANSYS, 命令 一、简介 钢筋混凝土有限元建模的方法与结果评价(前后处理),是对钢筋混凝土结构进行数值模拟的重要步骤,能否把握模型的可行性、合理性,如何从计算结果中寻找规律,是有限元理论应用于实际工程的关键一环。Blackeage以自己做过的一组钢筋混凝土暗支撑剪力墙的数值模拟为例,从若干方面提出一些经验与建议。希望大家一起讨论、批评指正(wang.jian@https://www.360docs.net/doc/6d14401582.html,)。 程序:ANSYS 单元:SOLID65、BEAM188 建模方式:分离 暗支撑剪力墙结构由北京工业大学曹万林所提出,简言之就是一种在普通钢筋配筋情况下,加配斜向钢筋的剪力墙结构。 二、单元选择 以前经常采用的钢筋混凝土建模方法是通过SOLID65模拟混凝土,通过SOLID65的实常数指定钢筋配筋率,后来发现这种整体式的模型并不理想,而且将钢筋周围的SOLID65单元选择出来,再换算一个等效的配筋率,工作量也并不小。最关键的是采用整体式模型之后,得不出什么有意义的结论,弄一个荷载-位移曲线出来又和实验值差距比较大。只有计算的开裂荷载与实验还算是比较接近,但这个 手算也算得出来的东西费劲去装模作样的建个模型又有什么意义? 所以,这次我尝试采用分离式的模型,钢筋与混凝土单元分别建模,采用节点共享的方式。建模时发现,只要充分、灵活地运用APDL 的技巧,处理好钢筋与混凝土单元节点的位置,效率还是很高的。 [center] 暗支撑剪力墙数值模型[/center] 看过很多的资料,分离式模型是用LINK8与SOLID65的组合方式,这样做到是非常直观,因为LINK8是spar类型的单元,每个节点有3个自由度,这与SOLID65单元单节点自由度数量是一致的。但是问题也就由此产生,当周围的混凝土开裂或是压碎时,SOLID65将不能对LINK8的节点提供足够地约束(如下图箭头方向),从而导致总刚矩阵小主元地出现影响计算精度,或者干脆形成瞬变体系导致计 算提前发散。 [center] LINK8+SOLID65的问题[/center] 如果采用梁单元模拟暗钢筋,就算包裹钢筋的混凝土破坏了,钢筋单元本身仍可对连接点提供一定的侧向刚度(其实钢筋本身就是有一定抗弯刚度的),保证计算进行下去。ANSYS中的梁单元比较多,建议选取beam188单元。beam188支持弹塑性分析、自定义截面。可以用内力计算结果按截面插值得出应力结果,这样,SOLID65+beam188不仅解决了SOLID65+beam188的小主元问题,而且可以方便地控 制钢筋单元的划分密度,也扩充了钢筋单元输出信息。 三、单元组合方式 将剪力墙中所有钢筋单元(包括暗柱、梁的纵、箍筋、暗支撑钢筋、暗支撑箍筋、暗分布筋)单独建模,为了能够与混凝土单元节点共享,将混凝土单元细化,单元高度设为暗柱箍筋间距与墙片分布筋间距的最大公约数。 钢筋与混凝土单元节点共享。不考虑粘接-滑移影响。其实由于混凝土单元已经细化过了,钢筋周围的混凝土由于钢筋作用而开裂之

ansys数据处理总结

!!!!!~~~~~!!!!!~~~~~!!!!!~~~~~!!!!!~~~~~!!!!!~~~~~!!!!! !!!!!~~~~~~~~~ansys数据处理的相关命令流~~~~~~~~~~~!!!!! !(1)数据输入的相关命令 !利用*TREAD命令读取数据文件并填充TABLE表格 *TREAD, Par, Fname, Ext, --, NSKIP !以下利用*TREAD命令读取1维数据表格 !tdata.txt文本文件含有如下内容 STRAIN STRESS 00 0.0025 0.0046 0.0067 *DIM,Ttxy,table,4,1,,TIME,ACEL *TREAD,Ttxy,tdata,txt,,1 !以下利用*TREAD命令读取2维数据表格 !要特别注意2维数据的行数 !tdata.txt文本文件含有如下内容 TIME X Y Z 0000 0.020.10.20.3 0.040.20.40.6 0.060.30.60.9 !希望输入地震波激励,X、Y、Z三个方向 *DIM,Ttxy,table,3,3,,TIME,ACEL *TREAD,Ttxy,tdata,txt,,1 !以下利用*TREAD命令读取3维数据表格 !tdata.txt文本文件含有如下内容 TEMP X Y Z 0000 0.020.10.20.3 0.040.20.40.6 0.060.30.60.9 5000 0.030.20.30.4 0.050.40.60.8 0.070.60.90.9 !希望读取不同温度下,不同时刻的泊松比 *DIM,Ttxy,table,3,3,2,TIME,NUXP,TEMP *TREAD,Ttxy,tdata,txt,,1 !利用*SREAD命令读取字符文件 *SREAD, StrArray, Fname, Ext, --, nChar, nSkip, nRead 页: 1

学习ansys的一些心得

学习ansys的一些心得 学习ansys的一些心得(送给初学者和没有盟币的兄弟) 1 做了布尔运算后要重画图形(删除实体)时:需拾取Utility Menu>Plot>Replot 2 标点的输入是在英文状态下,―,‖。 3 线段中点的建立:Modling>Creat>Keypoints>Fill between kps 4 还不会环形阵列。 5 所谓杆系结构指的是长度远远大于其他方向尺寸(10:1)的构件组成的结构,如连续梁,桁架,钢架等。 6 静力学分析的结果包括结构的位移,应变,应力和反作用力等,一般是使用POST1处理(普通后处理器)和查看这些结果。 7 干系结构的静力学分析—平面桁架的建模,用NODE(节点),ELEMENT(元素)创建。复杂体积的建模一般用KPS(关键点),LINE(Straight line—直线),再生成面,再生成体。 8 如果输入的数据单位是国际单位制单位,则输出的数据单位也是国际制单位。 9 创建正六边形:Creat>Areas>Polygon>Hexagon.指定中心和半径。 10 由面沿线挤出体:Modling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines. 11 Ansys中没有Undo命令.需及时保存数据库文件. Def Shape Only:只显示变形图.Def + Undeformed:显示未变形的图.Def + Udef egde:显示未变形的图形的边界. 13 用等高线显示:Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu.

14 模态分析用于分析结构的振动特性,即确定结构的固有频率和振型,它也是谐响应分析,瞬态动力学分析以及谱分析等其他动力学分析的基础。 15 Ansys的模态分析是线型分析。任何非线型分析,例如,塑性,接触单元等,即使被定义了也将被忽略。 16 平面桁架:Beam(2D elastic 3) 厚壁圆筒:Solid(8 node 13)>Options(K3—Plane strain) 17 一般材料的弹性模量(EX):2e11.泊松比(PRXY):0.3.密度:7800 18 做完静力学分析后,再做模态分析时,要再次求解,同时预应力效果也应该打开(PSTRES,on).可以在命令行中输入:pstres,on 也可以用菜单路径:Solution>Analysis Type>Analysis Options. 19 弹簧阻尼器单元:Combination-Spring damper 14. 20 接触问题属于状态非线性问题,是一种高度非线性行为,需要较多的计算资源。接触问题有两个基本类型:刚体-柔体的接触,柔体-柔体的接触(许多金属成型的接触问题)。在刚体-柔体的接触问题中,有的接触面与它接触的变形体相比,有较大的刚度而被当做刚体。而柔体-柔体的接触,是一种更普遍的类型,此时两个接触体具有近似的刚度,都为变形体。 21 1 点-点接触:过盈装配问题是用点点接触单元模拟面面接触的典型例子。 2 点-面接触:不必预先知道准确的接触位置,接触面之间也不需要保持一致的网格,并且允许有较大的变形和相对滑动。典型实例:模拟插头插入插座里。 3 面-面接触:刚性面作为目标面,柔性面作为接触面。 22 打开自动时间步长:Solution>Load Step Opts>Time Frequenc>Time And Substps.

ANSYS岩土计算例子

ANSYS土工结构计算案例 ANSYS-CHINA广州办事处 2019年6月24日

目录 计算题目及计算要求说明 (1) 题目一 (4) 一、计算说明 (4) 二、计算所用ANSYS邓肯-张的E-B模型说明 (5) 三、计算有限元模型及计算结果 (6) 题目二 (7) 一、用三维有限元模型计算 (7) 二、用三维有限元模型计算 (8) 题目三 (10) 一、计算说明 (10) 二、计算有限元模型及边界条件 (10) 三、强夯地基固结计算 (10) 题目四 (17) 一、计算说明 (17) 二、计算几何模型和有限元模型 (17) 三、计算结果 (18) 1、计算边界条件 (18) 2、计算结果 (19) 3、结论 (20)

计算题目及计算要求说明 题目一:高桩码头桩基与岸坡相互作用的线性有限元和非线性有线元分析 题目二:大圆筒结构、波浪与地基的相互作用分析(大圆筒作为重力式码头结构,波浪为水平动荷载,门吊为竖向动荷载,地基为三层以上地基包括自抛碎石垫层、粘土层、粉细砂层和岩层,粉细砂层可能在波浪动荷载作用下液化造成圆筒倾覆) 题目三:(冲击荷载下)强夯地基固结有限元分析(提供固结方程或固结方程处理方案,孔隙水压力消散计算方案、沉降计算方案及其他一些处理技巧) 题目四:在降雨情况下土工格栅加筋土挡墙边坡上公路稳定分析(由上至下为公路面层,垫层,挡墙,挡墙面板采用预制混凝土块0.6?0.6?0.6m3,混凝土后方为钩挂式土工格栅,边坡比较陡,边坡有一定排水特性)。 具体处理方案包括: 1、提供计算输入界面 2、计算模型或采用本构情况 3、前处理方案及网格划分技巧 4、特殊材料或模型嵌入技术 5、计算技巧及解决方案 6、后处理提供内容

ANSYS使用心得体会

ANSYS使用心得体会 本次结构力学课程设计是学习使用ANSYS软件对框架结构内力进行计算,在未学习该软件前,对于此类问题,通常会采用力矩分配法来进行计算,计算过程繁复,计算量大。导致过程缓慢。 通过对ANSYS软件的学习和了解,知道了它的一些明显的优点。 相对于其他应用型软件而言,ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件,对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程,是一门相当难学的软件,因而,要学好ANSYS,对我们提出了很高的要求,一方面,需要我们有比较扎实的力学理论基础,对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断,可以说,理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平;另一方面,需要我们不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。 刚开始接触ANSYS时,没有限元,单元,节点,形函数等的基本概念没有清楚的了解话,会感觉还没入门,只是在僵硬的模仿,即使已经了解了,必要先反复看几遍书,加深对有限元单元法及其基本概念的理解。 ANSYS在对结构力学的静力学分析非常方便,用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和对结构的影响并不显著的问题。ANSYS 程序中的静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、膨胀、大变形、大应变及接触分析。 但是学习的过程是充满烦恼和惊喜的,因为总是会碰到许多的新问题,需要较好的耐心去解决这些问题,这是在学习过程中遇到的最大的难题。然而,在解决问题之后,就会有恍然大悟的喜悦,可以说是痛苦和快乐并存的。所以对于初学者,缺乏经验是非常难的。必须保持良好的心态,对于不断出现的ERROR提示要坚定自己的信心,坚信自己可以解决这些问题。所有困难都会迎刃而解。 本次的学习让我认识到了提高建模能力是非常急需加强的一个方面。在做偏向于理论的分析时,可能对建模能力要求不是很高,但对于实际的工程问题,有限元模型的建立可以说是一个最重要的问题,而后面的工作变得相对简单。建模能力的提高,需要掌握好的建模思想和技巧。 ANSYS软件是一款在建模等方面非常实用的软件,本次的学习我其实并没有完全熟练地掌握它的应用,以后还要加强对它的学习,相信在以后的学习和工作中会带来巨大的便利。

ANSYS分析实例详解

ANSYS分析实例详解 姓名:XXX 学号:XXX 专业:XXX 内容:空调支架的有限元分析 本次作业为对一空调支架的有限元分析,其主要内容包括空调支架的建模、有限元分析、强度校核以及结构优化等。下图为空调支架一侧的实物图片: 1、空调支架的特点分析 由于空调支架为一个完全对称结构,空调的重量均匀分部在两侧对称支架上,因此只要对空调支架的一侧进行分析即可达到对整体空调支架的分析,同时也达到了简化空调支架分析的目的。本次作业可以分三部分来完成:一,空调支架一侧的建模;二,利用商业化有限元分析软件对建好的空调支架模型进行有限元分析;三,根据空调支架模型有限元分析的结果对支架进行强度校核以及结构优化。 2、空调支架的建模 空调支架的具体尺寸图如下图所示:

考虑到空调支架模型结构简单,故在此没有利用三维软件建模而是直接在有限元分析软件中进行建模,本次作业采用的有限元分析软件为美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件ANSYS10.0。建立模型包括设定分析作业名和标题,定义单元类型、定义材料属性、建立三维模型、划分有限元网格。 2.1设定分析作业名和标题 打开ANSYS软件进入ANSYS操作界面,首先从主菜单中选择【Preferences】命令,勾选Structural。然后从实用菜单中选择【Change Jobname】命令,将文件名修改为Ktiao2,从实用菜单中选择【Change Title】命令,将标题修改为Ktiao2。如下图所示: 2.2定义单元类型 在进行有限元分析时,首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等,选定适合具体分析的单元类型。本文中选用8节点六面体单元Solid185。如下图所示:

ANSYS混凝土问题分析实例

ANSYS混凝土问题分析学习资料 1.关于模型 钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式分为三种:分离式、整体式和组合式模型◆分离式模型: 把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理,即混凝土和钢筋各自被划分为足够小的单元,两者的刚度矩阵是是分开来求解的,考虑到钢筋是一种细长的材料,通常可以忽略起横向抗剪强度,因此可以将钢筋作为线单元处理。钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟钢筋与混凝土之间的粘结和滑移。一般钢筋混凝土是存在裂缝的,而开裂必然导致钢筋和混凝土变形的不协调,也就是说要发生粘结的失效与滑移,所以此种模型的应用最为广泛。 ◆整体式模型: 将钢筋分布与整个单元中,假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料,与分离式模型不同的是,它求出的是综合了混凝土与钢筋单元的整体刚度矩阵;与组合式不同之点在于它不是先分别求出混凝土与钢筋对单元刚度的贡献然后再组合,而是一次求得综合的刚度矩阵。 ◆组合式模型 组合式模型分为两种:一种是分层组合式,在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层,并对截面的应变作出某些假设,这种组合方式在钢筋混凝土板、壳结构中应用较广;另一种组合方法是采用带钢筋膜的等参单元。 当不考虑混凝土和钢筋二者之间的滑移,三种模型都可以。分离式和整体式模型使用于二维和三维结构分析。 就ANSYS而言,可以考虑分离式模型:混凝土(SOLID65)+钢筋(LINK单元或PIPE单元),认为混凝土和钢筋粘结很好。如要考虑粘结和滑移,则可引入弹簧单元进行模拟,如果比较困难也可以采用整体式模型(带筋的SOLID65)。 2.本构关系及破坏准则 ◆本构关系 混凝土本构关系的模型对钢筋混凝土结构的非线性分析有重大影响。混凝土的本构就是表示在各种外荷载作用下的混凝土应力应变的响应关系。在建立混凝土本构关系时一般都是基于现有的连续介质力学的本构理论,在结合混凝土的力学特性,确定甚至调整本构关系中各种所需的材料参数。通常,混凝土的本构关系可以分为线性弹性、非线性弹性、弹塑性及其他力学理论等四类。其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系,其他的不怎么用。线性弹性理论认为应力应变加载、卸载时呈线性关系,服从虎克定律,应力应变关系是相互对应的关系。在实际结构设计中线性弹性仍然是应用很广泛的本构模型。 非线性弹性理论认为应力应变不成正比,但是有一一对应的关系。卸载后没有残余应变,应力状态完全由应变状态决定,而与加载历史无关。非线性弹性本构关系分为全量型(如Ottosen模型)和增量型(如Darwin-Pecknold)两类。 弹塑性本构关系则把屈服面和破坏面分开处理。根据混凝土单轴受压的试验研究结果,混凝土在应力未达到其强度极限以前,应力应变的非线性关系受塑性变形的影响,这可以用屈服面理论来解释。而在曲线的下降阶段,混凝土的非线性关系则主要受混凝土内部微断裂的影响,表现微损伤断裂的关系,可用破坏准则来评判。一般在经典的强度理论中,有Tresca、VonMises和Druck-Prager等屈服准则,此外还有Zienkiewicz-Pande、W.F.Chen、Nilsson 屈服条件,破坏准则有Mohr。 混凝土破坏准则从单参数到五参数多大数十个模型,或借用古典强度理论或基于试验结果等。各个破坏准则的表达式和繁简程度各异,适用范围和计算精度也差别较大,给使用带来了一定的困难。

ansys分析的一些心得

1做了布尔运算后要重画图形(删除实体)时:需拾取Utility Menu>Plot>Replot 2标点的输入是在英文状态下,“,”。 3线段中点的建立:Modling>Creat>Keypoints>Fill between kps 4还不会环形阵列。 5所谓杆系结构指的是长度远远大于其他方向尺寸(10:1)的构件组成的结构,如连续梁,桁架,钢架等。 6静力学分析的结果包括结构的位移,应变,应力和反作用力等,一般是使用POST1处理(普通后处理器)和查看这些结果。 7干系结构的静力学分析—平面桁架的建模,用NODE(节点),ELEMENT(元素)创建。复杂体积的建模一般用KPS(关键点),LINE(Straight line—直线),再生成面,再生成体。8如果输入的数据单位是国际单位制单位,则输出的数据单位也是国际制单位。 9创建正六边形:Creat>Areas>Polygon>Hexagon.指定中心和半径。 10由面沿线挤出体:Modling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines. 11Ansys中没有Undo命令.需及时保存数据库文件. 12Def Shape Only:只显示变形图.Def + Undeformed:显示未变形的图.Def + Udef egde:显示未变形的图形的边界. 13用等高线显示:Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu. 14模态分析用于分析结构的振动特性,即确定结构的固有频率和振型,它也是谐响应分析,瞬态动力学分析以及谱分析等其他动力学分析的基础。 15Ansys的模态分析是线型分析。任何非线型分析,例如,塑性,接触单元等,即使被定义了也将被忽略。 16平面桁架:Beam(2D elastic 3) 厚壁圆筒:Solid(8 node 13)>Options(K3—Plane strain) 17一般材料的弹性模量(EX):2e11.泊松比(PRXY):0.3.密度:7800 18做完静力学分析后,再做模态分析时,要再次求解,同时预应力效果也应该打开(PSTRES,on).可以在命令行中输入:pstres,on 也可以用菜单路径:Solution>Analysis Type>Analysis Options. 19弹簧阻尼器单元:Combination-Spring damper 14. 20接触问题属于状态非线性问题,是一种高度非线性行为,需要较多的计算资源。接触问题有两个基本类型:刚体-柔体的接触,柔体-柔体的接触(许多金属成型的接触问题)。 在刚体-柔体的接触问题中,有的接触面与它接触的变形体相比,有较大的刚度而被当做刚体。而柔体-柔体的接触,是一种更普遍的类型,此时两个接触体具有近似的刚度,都为变形体。 21Ansys的接触方式: 1 点-点接触:过盈装配问题是用点点接触单元模拟面面接触的典型例子。 2 点-面接触:不必预先知道准确的接触位置,接触面之间也不需要保持一致的网格, 并且允许有较大的变形和相对滑动。典型实例:模拟插头插入插座里。 3 面-面接触:刚性面作为目标面,柔性面作为接触面。 22 打开自动时间步长:Solution>Load Step Opts>Time Frequenc>Time And Substps. 23 屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状分析的技术。 24 打开预应力效果:Solution> Analysis Type>Analysis Options.在弹出的对话框中的sstif pstres下拉列表框中选择Prestress ON.单击OK. 25 交叠面:Modling>Opreat>Boolearns>Overlap>Areas.

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