钢筋混凝土有限元分析在结构工程中的应用
有限元分析在钢筋混凝土结构中的应用剖析
论文题目：钢筋混凝土有限元分析技术在结构工程中的应用学生姓名：刘畅学号：2014105110学院：建筑与工程学院2015 年06月30日有限元分析在钢筋混凝土结构中的应用【摘要】在国内外的土木工程中，钢筋混凝土结构因具有普遍性、可靠性良好、操作简单等优点，而得到了广泛的应用。
钢筋混凝土结构是钢筋与混凝土两种性质截然不同的材料组合而成，由于其组合材料的性质较为复杂，同时存在非线性与几何线形的特征，应用传统的解析方法进行材料的分析与描述在受力复杂、外形复杂等情况下较为困难，往往不能得到准确的数据，给工程安全带来隐患。
而有限元分析方法则充分利用现代电子计算机技术，借助有限元模型有效解决了各种实际问题。
【关键词】有限元分析；钢筋混凝土结构；应用随着计算机在工程设计领域中的广泛应用，以及非线性有限元理论研究的不断深入，有限元作为一个具有较强能力的专业数据分析工具，在钢筋混凝土结构中得到了广泛的应用。
在现代建筑钢筋混凝土结构的分析中，有限元分析方法展现了较强的可行性、实用性与精确性。
例如：在计算机上应用有限元分析法，对形状复杂、柱网复杂的基础筏板，转换厚板，体型复杂高层建筑侧向构件、楼盖，钢- 混凝土组合构件等进行应力，应变分析，使设计人员更准确的掌握构件各部分内力与变形，进而进行设计，有效解决传统分析方法的不足，满足当前建筑体型日益复杂，工程材料多样化的实际情况。
但是在有限元分析方法的应用中，必须结合钢筋混凝土结构工程的实际情况，选取作为合理的有限元模型，才能保证模拟与分析结果的真实性、精确性与可靠性。
在钢筋混凝土结构工程中，非线性有限元分析的基本理论可以概括为：1）通过分离钢筋混凝土结构中的钢筋、混凝土，使其成为有限单位、二维三角形单元，钢箍离散为一维杆单元，以利于分析模型的构建；2）为了合理模拟钢筋、混凝土之间的粘结滑移关系，以及裂缝两侧混凝土的骨料咬合作用，可以根据实际需要在钢筋、混凝土之间，以及裂缝两侧的混凝土之间设置相应的连结单元；3）结合钢筋混凝土结构的材料性质，选用与各类单元相适应的本构关系，即应力应变关系，此类关系为线性或非线性均可；4）与一般的有限元分析方法相同，非线性有限元分析也需要确定各单元的刚度矩阵，并且将其组合为钢筋混凝土结构的整体刚度矩阵，根据结构所受到的各种荷载作用与约束，计算出有限元结点的位移情况、单元应变与单元应力等。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析1混凝土结构是我们生活和工作环境中不可或缺的部分。
为了保证结构的安全性和耐久性，需要进行大量的试验和分析。
钢筋混凝土结构试验有限元分析是其中一种方法，本文将介绍如何基于ANSYS进行试验有限元分析。
1、前期准备工作进行钢筋混凝土结构试验有限元分析前，需要进行一些前期准备工作。
首先要确定模型的尺寸和几何形状，包括梁的长度、宽度和高度，钢筋的数量和材料等信息。
其次是建立材料模型。
钢筋和混凝土的本构关系可以参考各种规范和文献，例如ACI318和EHE等。
最后是进行荷载和边界条件的设置。
这些参数可以根据试验的要求进行设定。
2、建立有限元模型通过ANSYS软件建立钢筋混凝土结构的有限元模型。
其中，混凝土部分采用可压缩性线性弹性模型；钢筋采用弹塑性模型，可以考虑材料的塑性性质。
首先，选择适当的元素类型，包括梁单元和实体单元。
对于梁单元，要选择适当的截面类型和断面参数。
对于实体单元，要确定网格的大小和形状。
然后，按照模型的几何形状和材料参数设置单元类型和属性。
最后，进行单元的划分和网格生成，调整边界条件，使其与试验条件保持一致。
3、分析和结果在模型准备就绪之后，进行分析和结果的处理。
首先，定义荷载和边界条件，可以模拟多种加载模式，例如单点荷载、均布荷载、自重等。
然后，进行静态分析或动态分析。
静态分析可以计算结构的变形、应力和应变等参数；动态分析可以模拟结构在地震、风等自然灾害下的响应。
最后，进行结果的处理和分析。
包括可视化、动画演示、应力云图、位移云图等，能够对计算结果进行全方位的检查和分析。
综上所述，基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析是一种非常有用的手段，可以帮助工程师更准确地评估结构的安全性和耐久性。
它具有良好的可靠性和可操作性，可在较短的时间内快速建立模型和分析结果。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析2钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常用的一种结构形式，其优点在于承载能力强、耐久性好、施工方便等。
有限元软件分析钢筋混凝土结构
ｏ ｅｅｔ ｎ ｎｔｉ ｐ ｐ ｒ ｓ ｌｒｐｏｅｔ ｒ ｓｒｃｉｅｂ ｓ ｇＦｎｔ ｌ ｎ ｅｈ ｄ ｆ ｌ ｉ ．Ｉ ｈｓ ａ ｅ ， ｉ ａ ｒｊｃｓａｅｉ ｔｕｔ ｙｕ ｉ ｉｉ Ｅ ｅ ｓ ｃｏ ｍｉ ｎ ｖ ｎ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ． Ｍ
Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｉ ｆ ｒ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｉ ｉｅ ｅｅ ｎ ｅ ｈ ｄ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ； ｏ ｓ ｉｕ ｉ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅ ｎ ｏ ｃ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｔ ｕ ｔ ｒ ； ｈ ｅ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｌｆｎ ｔ ｌｍｅ ｔｍ ｔ ｏ ｉ ｌ ｔ ｏ ｃ ｎ ｔ ｔｖ ｔ ｒｌｔ 土 实体超静定结构有 限元建模 中的混凝 土开裂模拟 、 压碎 、 失效准则和屈服 准则
模 拟进 行 分析 ， 对 混凝 土 结构 模 拟 钢 筋 的 处 理 、 凝 土 的 本构 关 系和 破 坏 准 则 的 选 取 进 行 论 述 。 并 混
关 键 词 ： 凝 土 结 构 ； 维 有 限 元模 拟 ； 构 关 系 混 三 本 中图分 类号 ： Ｕ４ Ｕ４ Ｔ ； ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ８５ ９ （０ ００ —１ ００ １０ —６ ６ ２ １ ）１０ ０ —４
ｐａ ａ ｔｕ ｔ ｒ ａｃ ｌｔｏ ｏ ｅ ，ｂ ｔｔ ｅ ｅａ ｅｓｍ ｐｉｉｄ ｃ ｌｕ ａｉｎｍ ｏ ｅ ｉ ｏ ｉ ｌ ，ｆｒｌｃ ｌ ｎ ｌ— ｌｎ ｒｓｒ ｃｕ ｅｃ ｌｕａ ｉｎｍ ｄ ｌ ｕ ｈ ｒ ｒ ｉ ｌ ｅ ａｃ ｌｔ ｄ ｌ ｓｔｏ ｓｍｐ ｅ ｏ ｏ ａ ａｙ ｆ ｏ ａ ｓｓｏ ｏ ｃｅｅ ｈ ｒ ｒ ｏ ｅ ｉｔ ｎ ． Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｄ ｓｕ ｓ ｓｔ ｅｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｉ ｅ ，ｓａ ｉａｌ ｎ ｅ ｅｍ ｉ ｉ ｆ ｎ ｒ ｔ ，ｔ ｅ ｅａ ｅｓ ｍｅｄ ｖａｉ ｓ ｃ ｏ ｉ ａ ｅ ｉｃ ｓ ｅ ｈ ｏ ｃｅ ｅｅ ｔ ｉｓ ｔｔｃ ｌ ｉｄ ｔｒ — ｔ ｙ
基于有限元分析的土木工程结构设计优化
基于有限元分析的土木工程结构设计优化土木工程是研究土木结构设计、建造和维护的学科，其中结构设计是土木工程的重要组成部分。
在土木工程的设计过程中，利用有限元分析作为一种计算工具，可以对结构进行数字模拟和分析，为结构设计提供可靠的支持，最终实现结构设计的优化。
1. 有限元分析在土木工程中的作用有限元分析是一种数值计算方法，它将复杂的结构分割为有限数量的小单元，并对每个小单元进行边界条件和材料特性的设定，然后通过数学和物理的算法来模拟和计算结构的行为。
有限元分析可以预测结构在不同载荷和边界条件下的应力、应变、变形等响应，从而为结构设计提供重要的指导。
2. 有限元分析在土木工程结构设计中的应用有限元分析在土木工程结构设计中具有广泛的应用，例如在建筑物、桥梁、隧道和水坝等项目中。
通过有限元分析，设计师能够优化结构的设计，从而提高结构的安全性、稳定性和经济性。
2.1 结构强度分析在土木工程结构设计中，有限元分析可以用于评估结构在不同载荷情况下的强度。
例如，在桥梁设计中，通过有限元分析可以确定桥梁各个部件的受力情况，进而确定结构的截面尺寸和材料的选型。
2.2 结构稳定性分析有限元分析还可以用于评估结构的稳定性。
对于长跨度桥梁或高层建筑等结构，稳定性是一个非常重要的考虑因素。
有限元分析可以模拟结构在受到外力作用时的变形和位移，进而判断结构是否存在稳定性问题。
2.3 结构振动分析有限元分析还可以用于评估结构的振动特性。
对于桥梁和高层建筑等结构，振动是一个重要的考虑因素。
通过有限元分析，可以预测结构在自然振动频率下的响应，并进一步进行结构设计优化。
3. 有限元分析的优化应用在土木工程结构设计中，有限元分析不仅可以用于评估结构的性能，还可以进行结构设计的优化。
3.1 结构材料优化有限元分析可以模拟不同材料特性下的结构行为，并通过对比分析，选取最优材料以满足设计要求。
例如，在建筑物设计中，可以通过有限元分析来确定适合的混凝土强度等级，以充分利用材料的承载能力，同时保证结构的安全性。
有限元法在钢混结点刚度分析中的应用
其 中 ，Ｄ ］ ［ 为混凝土材料的弹性矩阵 ；Ｄ ］ ［ 为钢筋的弹性矩阵。
当分析 区域较 大 ， 计算 机软 件和硬 件 的限制 ， 法 将钢 筋 受 无
弹性力 学平面问题 扩展到 空 间问题 、 板壳 问题 ， 由静 力平衡 问 题 和混凝土分别划分单元 ， 同时关心 的是结构物在 外荷 载作用下 的 扩 展到稳定问题 、 动力 问题 和波 动问题 。分析 的对象从 弹性材 料 宏观反应 ， 这种情况下采用整体式模型 比较合适 。 扩展到塑性 、 弹性 、 粘 粘塑性和复合材料 等 ， 固体力 学扩展 到流 从
． １ ～。因此 ， 混凝 土收缩 当量温差为 ： 筑 ， 施工到投入使 用 ， 从 结构 所 承受 的温度 作用 在各 阶段 是不 同 仅 为 ５ ０× ０
的， 相应的温度作用 效应 也会 随 之发 生改变 ， 只有充 分分 析建 筑
物在各个 阶段 所承受 的温度荷载类 型 ， 采用合适 的温度 荷载 计算 ２ ２ 季 节温 差 ．
ＡＴ＝Ｔ 一 。
１ 温度 参数 的确 定
厦 门地区温度 计 算基 本 参数 取 值 ： 季 室外 Ｅ平 均气 温 为 夏 ｔ ３ ． 冬 季室外 Ｅ平均气 温为 ４ 。室 内温度 计算取 值 ： ５ ６ｏ Ｃ； ｔ 正常
考虑施工过程 中的结构混凝 土 自身收缩作 用 ， 只需将 混凝 土
析软件 很 多 ， 主要 有德 国的 Ａ Ｋ 英 国 的 Ｐ Ｆ Ｃ 法 国的 Ｓ Ｓ 种 。位移协调式是钢筋单元 和混凝 土单元共 用节 点 ， 优点是 建 Ｓ Ａ， ＡＥ ， Ｙ－ 其 Ｔ Ｓ 美 国 的 Ａ Ａ Ｕ ， Ｄ Ｎ Ａ Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ Ａ Ｅ， Ｏ Ｏ Ｃ Ｓ 模 比较方便 ， 以任意布置钢筋并 可直观获 得钢筋 内力 。缺点是 Ｕ， Ｂ Ｑ Ｓ Ａ ＩＡ， Ｎ Ｙ ， Ｅ Ｓ Ｆ Ｂ Ｓ Ｒ， Ｏ — 可
钢筋混凝土结构建模与有限元分析的应用研究
钢筋混凝土结构建模与有限元分析的应用研究钢筋混凝土是目前使用最广泛的建筑材料之一，因其强度高、耐久性好、施工灵活性高等优点而被广泛应用于各种建筑结构中。
在设计和施工过程中，钢筋混凝土结构需要进行建模和有限元分析，以确保结构的安全性和可靠性。
本文将探讨钢筋混凝土结构建模与有限元分析的应用研究。
钢筋混凝土结构的建模是指将实际结构的几何形状、材料特性和边界条件等信息转化为计算模型的过程。
建模的目的是得到一个能够准确描述结构行为的数学模型，以用于有限元分析。
在建模过程中，需要考虑结构的几何形状、材料性质、外界荷载、支座条件等因素。
一般情况下，可以使用计算机辅助设计（CAD）软件进行几何建模，根据结构的实际情况选择不同类型的有限元单元进行离散化。
有限元分析是指利用数值方法将结构分割为有限个子单元，在每个子单元内进行力学计算，并通过求解子单元之间的平衡关系来得到整个结构的应变、应力和变形等力学参数。
在有限元分析中，需要输入已建模的结构几何信息、材料特性、边界条件和荷载信息等数据，对结构进行数值计算，得到结构在不同工况下的力学响应。
根据计算结果，可以评估结构的安全性，如极限承载力、变形性能等，为结构的设计和施工提供参考依据。
钢筋混凝土结构建模与有限元分析的应用研究主要涉及以下方面：1. 结构性能评估：通过建立真实的结构模型，使用有限元方法对结构在正常使用条件下的力学性能进行分析，包括承载性能、刚度、振动特性等。
通过对结构的性能进行评估，可以发现结构的弱点和不足之处，为结构改进和优化提供依据。
2. 抗震性能研究：钢筋混凝土结构在地震荷载下的抗震性能是一个重要的研究方向。
通过建立真实的3D结构模型，考虑结构的非线性行为、接触条件、材料的损伤和破坏等因素，进行地震动力学分析，评估结构在地震荷载下的抗震性能，并提出相应的抗震设计措施。
3. 施工工艺模拟：在实际的施工阶段，建筑结构会受到施工工艺的影响，包括浇筑过程中的温度和应力的变化等。
ABAQUS钢筋混凝土有限元分析
ABAQUS钢筋混凝土有限元分析钢筋混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑、交通、水利等领域得到了广泛应用。
然而，钢筋混凝土结构在服役期间会受到多种复杂荷载的作用，导致结构性能退化甚至破坏。
因此，对钢筋混凝土结构进行精确的分析和模拟至关重要。
ABAQUS是一款强大的工程仿真软件，能够模拟各种材料和结构的力学行为。
本文将介绍如何使用ABAQUS 对钢筋混凝土进行有限元分析。
ABAQUS是一款专业的有限元分析软件，它提供了丰富的材料模型库和边界条件设置功能，可以模拟各种复杂结构的力学行为。
ABAQUS具有强大的前后处理功能，用户可以通过直观的界面进行模型构建、材料属性设置、边界条件施加等操作。
同时，ABAQUS还提供了强大的数据分析和可视化工具，方便用户对模拟结果进行详细分析。
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料。
混凝土是一种抗压强度高、抗拉强度低的材料，而钢筋具有较高的抗拉强度和塑性。
将钢筋嵌入混凝土中，可以提高结构的抗拉强度、抗压强度和韧性。
钢筋混凝土还具有较好的耐久性和防火性能。
在有限元分析中，需要对钢筋混凝土的力学性能进行适当简化。
通常假定混凝土为各向同性材料，钢筋为弹塑性材料。
同时，还应考虑混凝土的裂缝、损伤以及钢筋与混凝土之间的粘结和滑移等因素。
在ABAQUS中，可以对钢筋混凝土结构进行详细的有限元分析。
需要建立合适的计算模型，包括几何模型、材料属性、边界条件和荷载等。
模型建立完成后，可以通过ABAQUS的求解器进行计算，得到各节点位移、应力、应变等结果。
通过对计算结果的分析，可以评价结构的性能和安全性。
例如，可以通过应力和应变分布情况，分析结构的整体和局部稳定性、裂缝分布及扩展等。
还可以观察钢筋与混凝土之间的粘结性能以及评估结构的耐久性。
本文介绍了如何使用ABAQUS对钢筋混凝土进行有限元分析。
通过建立合适的计算模型，设置材料属性和边界条件，以及进行求解计算，可以得到结构的详细应力、应变和位移分布情况。
钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式共3篇
钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式共3篇钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式1钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式钢筋混凝土是建筑结构中广泛使用的材料之一。
在结构设计与分析过程中，了解钢筋混凝土的本构关系和有限元模式是十分重要的。
本文将从理论和实践两个层面介绍钢筋混凝土结构的本构关系及有限元模式。
一、理论基础1.1 本构关系本构关系是描述材料应力和应变之间关系的数学模型。
对于钢筋混凝土结构来说，其本构关系可以分为弹性和塑性两个阶段。
如图1所示，该曲线表现了材料的应变和应力之间的关系。
在开始阶段，钢筋混凝土材料表现出弹性行为，即在一定范围内，应变和应力呈线性关系，在这个范围内，应力的变化只取决于外力的变化。
当荷载增加时，材料进入塑性阶段，即出现残余变形，弹性不再适用。
此时，应变和应力的关系呈现非线性态势，应力会逐渐增大，直至材料失效。
图1 钢筋混凝土的本构关系曲线1.2 有限元分析有限元分析是一种近似解微分方程的数值分析方法。
该方法将问题分解成一个有限数量的小区域，在每个小区域内建立数学模型，通过连接小区域，组成总体的数学模型。
对于钢筋混凝土结构的有限元分析，可以采用三维有限元模型或二维\轴对称有限元模型等。
二、实践操作2.1 有限元模型的建立在进行有限元分析前，需要建立合适的有限元模型。
在钢筋混凝土结构的有限元分析中，通常采用ABAQUS、ANSYS软件进行模拟。
有限元模型的建立需要考虑结构的几何形状、材料特性、加载条件等，在模型建立的过程中需要进行模型分析和后处理，如应力监测、应变监测、变形量分析等。
2.2 本构关系的采用在建立有限元模型时需要设置材料弹性模量、泊松比、破坏应力等本构关系参数，这些参数可以通过试验数据和经验公式进行估算。
同时，基于实际结构的材料本身的特性和结构内力状态等影响因素，还需要考虑材料的非线性效应，包括弹塑性分析和的动力分析等。
三、应用现状在实际的建筑结构设计和分析中，钢筋混凝土结构的有限元分析被广泛采用，可以帮助工程师更加准确地预测材料的行为，并定位结构的破坏点及应急防御措施。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢筋混凝土有限元分析在结构工程中的应用
发表时间：2019-01-11T15:26:54.707Z 来源：《新材料·新装饰》2018年7月上作者：赵岩松
[导读] 在国内外的土木工程中，钢筋混凝土结构因具有普遍性、可靠性良好、操作简单等优点，而得到了广泛的应用。
钢筋混凝土结构是钢筋与混凝土两种性质截然不同的材料组合而成
（华北理工大学河北唐山 063000）
摘要：在国内外的土木工程中，钢筋混凝土结构因具有普遍性、可靠性良好、操作简单等优点，而得到了广泛的应用。
钢筋混凝土结构是钢筋与混凝土两种性质截然不同的材料组合而成，由于其组合材料的性质较为复杂，同时存在非线性与几何线形的特征，应用传统的解析方法进行材料的分析与描述在受力复杂、外形复杂等情况下较为困难，往往不能得到准确的数据，给工程安全带来隐患。
而有限元分析方法则充分利用现代电子计算机技术，借助有限元模型有效解决了各种实际问题。
关键词：有限元分析；钢筋混凝土结构；应用
引言
实际工程中的钢筋混凝土梁，受力性能都是非线性。
钢筋混凝土梁在轴力、剪力和弯矩的共同作用下，受力性能过程都可以采用非线性方法进行理论分析求得，而获得截面弯矩 -曲率（M- 1/ρ）关系全曲线，截面应力等，此即可确定梁的开裂弯矩Mcr、屈服弯矩 My和极限状态时的特征弯矩 Mu以及相应的曲率值，积分法或数值计算法分析构件的变形等性能指标。
采用有限元分析方法对实际工程中的梁进行非线性分析，对其性能进行评价，实际工程具有一定意义。
一、有限元分析发展历史
国际上早在60年代初就开始投入大量人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件诞生于70年代初期，而近15年则是CAE软件商品化的发展阶段，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，这就使得目前市场上知名的CAE软件，在功能、性能、易用性﹑可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，从而帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。
目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、ADINA、COSMOS等。
MSC-NASTRAN软件因为和NASA的特殊关系，在航空航天领域有着很高的地位，它以最早期的主要用于航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，兼并了PDA公司的PATRAN，又在以冲击、接触为特长的DYNA3D的基础上组织开发了DYTRAN.近来又兼并了非线性分析软件MARC，成为目前世界上规模最大的有限元分析系统。
ANSYS软件致力于耦合场的分析计算，能够进行结构、流体、热、电磁四种场的计算，已博得了世界上数千家用户的钟爱。
ADINA非线性有限元分析软件由著名的有限元专家、麻省理工学院的K.J.Bathe教授领导开发，其单一系统即可进行结构、流体、热的耦合计算。
并同时具有隐式和显式两种时间积分算法。
由于其在非线性求解、流固耦合分析等方面的强大功能，迅速成为有限元分析软件的后起之秀，现已成为非线性分析计算的首选软件。
二、钢筋混凝土结构非线性有限元分析的基本理论
钢筋混凝土结构是目前结构工程中最主要的结构形式。
钢筋混凝土是由两种不同的材料——混凝土和钢筋组合而成,其性能明显地依赖于这两种材料的性能,特别是在非线性阶段,混凝土和钢筋的各种非线性性能,都不同程度地在这种组合材料中反映出来,使得计算较为复杂。
目前大型商用软件在钢筋混凝土结构计算方面已有不少进展,然而,作为通用软件不免在某些特定专业领域中有所欠缺。
譬如ANSYS软件的SOLID65单元采用了整体式的有限元模型,但是,对于二维问题,ANSYS没有提供合适的单元。
ANSYS采用的William Warnke强度准则可用于三维问题,但是通常使用三维强度准则计算二维问题效果不好,因为在建立三维强度准则时,式中参数的标定必须照顾到很广泛的三轴应力范围,计算式用于二轴应力状态,其精度反而受损失。
所以,单独建立混凝土的二轴强度准则(包络线)更为合理,使用也方便得多。
另外,商用软件的价格昂贵,采用三维单元和三维的强度准则进行计算耗时巨大,且随着单元数的增加,计算时间加长,同时三维问题的建模比二维问题复杂。
由于实际工程中存在着大量的二维结构,许多三维结构还常简化为二维应力状态进行分析和设计,实际计算时不必动用复杂的三维单元和繁琐的三维强度准则,因此有必要对二维问题的钢筋混凝土结构进行有限元程序设计。
此外,目前对于高强混凝土结构的开裂机理和破坏规律的研究尚处在初步阶段,本文对高强度混凝土梁的开裂和破坏特征进行分析研究,并与普通混凝土梁的特性作了比较,得出了混凝土标号与梁的开裂荷载和极限承载力的关系。
三、非线性有限元分析在预应力钢筋混凝土梁中的应用
预应力混凝土结构自1928年法国学者弗来西奈 Freyssinet研究成功后经过数十年的研究开发与推广应用 取得了很大进展。
大量的国内外建筑土木工程实践充分证实了预应力混凝土改善了钢筋混凝土结构的抗裂性能，提高了结构的刚度是当代工程建设中的一种高新结构技术。
由于它是由钢筋和混凝土两种材料成分组成，在荷载作用下的结构反应是相当复杂的传统的基于大量试验资料的结构力学的结构设计方法很难计算出其结构反应。
随着计算机技术的发展应用于有限元分析的软件如NSTRA、MACRO、SAP、ANSYS等也得到了广泛应用。
其中ANSYS软件就是一个国际流行的融结构、热、流体、声学于一体的大型通用有限元软件。
它能较准确、方便的进行预应力钢筋混凝土有限元分析。
但也由于预应力钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料性质和力学性质差别很大的成分组成。
尤其是混凝土在力的作用下会表现出明显的非线性。
因此其有限元分析的基本前提是要建立钢筋和混凝土的本构关系。
在此基础上必须合理选取单元模型用于模拟预应力钢筋和混凝土材料。
而这两种材料的破坏准则和收敛准则的合理选择则直接影响着计算结果的正确性和可靠性。
目前用ANSYS对预应力钢筋混凝土梁结构的有限元分析模型主要有3种:分离式、整体式、组合式。
分离式模型把混凝土和钢筋各自划分为足够小的单元。
若钢筋和混凝土之间黏结很好两者之间不会发生相对滑移，则两者之间可视为刚性联结，这时也可不用联结单元。
这种模型在分析钢筋和混凝土之间相互作用的微观机理方面有突出优势。
本文采用分离式模型用ANSYS对预应力钢筋混凝土梁和非预应力条件下的该梁进行非线性有限元分析。
四、钢筋混凝土结构非线性有限元分析中需要注意的问题
（一）混凝土本构模型需要注意的问题
1.线弹性类本构模型的创建中，作为一种最为简单、基本的混凝土材料本构模型，其变形在加载与卸载时会沿着同一直线变化，完全卸载后不会出现残余变形的现象，所以，应力与应变必须确定相应的关系，比值表示材料弹性常数，必须进行周密的分析与计算。
2.非线弹性本构模型的创建中，应注意到随着应力的不断加大，变形将按照一定的规律非线性增长，刚度也会随之逐渐减小。
在卸载过程中，应变会沿着原曲线返回，不会出现残余应变的现象。
在非线弹性本构模型的应用中，应注意结合混凝土材料受力变形的特点，而各种计算公式与参数值则来自试验数据的回归分析，所以，在实际应用中必须注重试验数据的科学采集与周密计算，从而保证模型创建的效率与质量。
（二）不同黏结单元模型
目前，国内工程技术人员提出了不同的黏结单元模型，例如：黏结斜杆单元、双弹簧黏结单元、斜弹簧单元、无厚度4节点（6节点）黏结单元等。
但是在黏结、滑移关系的研究方面，分析初期仍然是采用线性关系，逐步发展为非线性关系，应结合有限元分析的特点与优势，逐步总结出一种具有代表性的应力应变曲线表达式，减少外界因素的影响和限制，进而开发出适合实际情况的计算机模式。
参考文献：
[1] 江见鲸.钢筋混凝土结构非线性有限元分析[M].西安:陕西科学技术出版社,1998.
[2] Bazant Z P.钢筋混凝土有限元分析[M].周氏译.南京:河海大学出版社,1988.
[3]王新敏.AN SYS 工程结构数值分析[M].人民交通出版社,2007.
作者简介：赵岩松（1993-），男，汉，籍贯：黑龙江铁力市，硕士在读，单位：华北理工大学，研究方向：结构工程。