本文分析一个钢筋混凝土悬臂柱的拟静力分析，检测MarcFiber的计算能力和准确性。由于没有标准的试验作为参考，因为采用了当前较为流行的商业非线性分析软件SeismoStruct的结果作为目标结果进行对比分析。出了使用SeismoStruct之外，还采用了清华陆新征开发的THUFIBER纤维模型程序进行对比分析。

悬臂柱的模型如下图所示，柱高度为1.5m，截面面积为0.5×0.5m，保护层厚度取为0.06m。为方便起见截面配筋为4根直径为22mm钢筋。

在进行有限元分析之前需要将材料属性搞清楚，由于不同的软件有不同的参数输入，但是材料的关键参数应该相同，混凝土材料参数(单位：SI)如下所示：

弹性模量：3E10

轴心抗压强度：30E6；对应的应变：0.002

极限抗压强度：5E6；对应的应变：0.0033

抗拉强度：3E6；软化模量：3E9

钢材比较简单，其基本参数为：

弹性模量：2.1E11

屈服强度：345E6

强化系数：0.01

悬臂柱的上部承受竖向的400kN的轴向力，之后进行拟静力分析，并获得滞回曲线，加载制度如下表所示：

1.SeismoStruct计算分析

在SeismoStruct中建模比较简单，如下图所示：

SeismoStruct模型

单元选择以位移控制的非线性梁柱单元，同时SeismoStruct中选择的混凝土模型如下图所示：

SeismoStruct混凝土模型

钢筋模型如下图所示：

SeismoStruct钢筋材料

在输入荷载时，设置加载步为20000步，这样可以得到较为光滑的滞回曲线，同时可以保证良好的收敛性。SeismoStruct的分析结果如下图所示：

SeismoStruct分析结果

清华大学陆新征开发的THUFIBER采用了汪训流混凝土和钢筋本构，但是其中混凝土本构不考虑混凝土的受拉，因此在受压段使用相同的材料属性，且该程序无法手动设置钢筋的强化系数，钢筋再屈服之后无法考虑钢筋强化，塑性段为水平段。

2.THUFIBER计算分析

首先在MARC中建立一个悬臂柱模型，并使用THUFIBER的前处理生成纤维截面的数据：

THUFIBER前处理

之后再RUN中提交相应的数据即可，由于该程序在进行新荷载步时保存所有梁的数据，因此计算速度相比于SeismoStruct慢，得到的滞回曲线如下图所示：

THUFIBER分析结果

3.MARCFiber计算分析

下面采用MARCFiber同样建立此模型，由于MARCFiber具有多种本构模型可以选择，因此这里模型选择了Concrete02和Steel02模型，同样是采用了20000步荷载步进行计算，Marc的计算效率非常高，快速的计算完成，计算结果如下图所示：

MarcFiber分析结果

根据计算结果可以发现，三者计算的极限承载力很接近，基本都是150000N，但是滞回曲线表现出明显的差异，其中SeismoStruct和MARCFiber具有接近的滞回曲线形状，这是由于二者的本构取得较为接近，而THUFIBER由于无法手动调节钢筋和混凝土的模型，因此结果较为固定，其分析结果与双线性理想弹塑性模型较为接近，残余变形比其他二者更大。