ANSYS钢筋混凝土梁计算(考虑钢筋弹塑性)

ANSYS

上次采用ANSYS计算的钢筋混凝土梁过于简单,首先只是建立了两个钢筋,其次钢筋为弹性体,另外混凝土的参数设置也是比较简单,并未有很复杂的设置,因此在进行计算时连求解器的收敛性准则都不需要设置就可以达到收敛,因此决定从新建一个比较复杂的模型,这个模型来源于有限元高级分析方法与范例中的模型。书中有部分小问题,在此一并修正。

模型如下图所示,梁跨度为3m,截面为0.2×0.3m,混凝土保护层为25mm,配筋见示意图。

计算模型

混凝土的材料属性:弹性模量采用2.55E4MPa,轴心抗压强度标准值为13.4MPa,轴心抗拉强度标准值为1.55MPa,与二者所对应的应变为0.002和0.0033。

架立筋和箍筋的材料属性:弹性模量为2.0E5MPa,抗拉强度为200MPa,泊松比为0.3。

纵向钢筋的材料属性:弹性模量为2.0E5MPa,抗拉强度为350MPa,泊松比为0.3。

根据上次模型的建立原则,设置单位为N-mm,混凝土采用SOLID65单元,钢筋采用LINK8单元,加载为在三分位点10mm竖向位移,收敛准则采用力收敛准则,考虑结构为对称结构,采用半结构进行建模。

首先设置混凝土相关参数,如下图所示:

混凝土参数设置

混凝土参数设置

上述参数的具体意思可以参照帮助文件的说明,这里需要说明的是单轴抗拉强度C3和单轴抗压强度C4如果设置为-1则表示不考虑拉裂或者压碎。最大的好处就是可以帮助收敛,这里不考虑压碎,因为计算过程收敛较为困难。

采用循环指令建立钢筋笼,并赋予响应的材料且划分好单元。

钢筋笼

钢筋笼

关于混凝土的建立,首先采用MESH200单元建立截面,之后设置好属性,直接拉伸形成单元,需要注意的是其截面位置必须相互对应。

建立截面

建立截面

完整的模型如下图所示:

整体模型

整体模型

完成混凝土梁模型的建立之后,便是关键的收敛参数的设置,在经历了一些列问题之后,终于实现了收敛,首先要说明一下,收敛准则的设置位置,如下图所示:

设置收敛准则

设置收敛准则

根据目前的经验,采用力加载则需要使用位移收敛准则,采用位移加载则需要采用力收敛准则,收敛准则的设置对于体系的收敛起着重要的作用。需要注意,改变收敛精度并不能彻底解决收敛问题,但是可以提高收敛速度,但是过大的收敛条件可能导致结果不对。另外一点就是子步的设置,这个也是相当重要的,合理的子步设置可以使得收敛速度非常的快,求解迅速,但是这个具体怎么调,还是要看经验的,因为这个可调节的范围很大。在这二者设置完成之后便可以进行计算了。

收敛范数

收敛范数

计算完成之后,便可以采用PLCRACK指令查看开裂,以及PLNSOL查看主应力之类了。

混凝土开裂

混凝土开裂

第一主应力

第一主应力

APDL代码如下所示:

模型为测试模型,APDL代码不公开,如有需要请留言。

本文隐藏内容 登陆 后才可以浏览

2条评论

  1. ariks   •  

    加油~~~

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

Are you human? Click the Grapes...