钢筋混凝土弹性模量计算方法(共5页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上钢筋混凝土弹性模量计算方法(1) 首先建立模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对的单元类型Solid 65，进入ANSYS主菜单Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete，选择添加Solid 65号混凝土单元。(2) 点击Element types窗口中的Options，设定Stress relax after cracking为Include，即考虑混凝土开裂后的软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。 (3) 下面我们要通过实参数来设置Solid 65单元中的配筋情况。进入ANSYS主菜单Preproces

2、sor- Real Constants-Add/Edit/Delete，添加实参数类型1与Solid 65单元相关，输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋面积，即这类实参数是的配筋情况。(4) 再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积为5%。(5) 下面输入混凝土的材料属性。混凝土的材料属性比较复杂，其力学属性部分一般由以下3部分组成：基本属性，包括和；本构关系，定义等效应力应变行为；破坏准则，定义开裂强度和压碎强度。下面分别介绍如下。(6) 首先进入ANSYS主菜单Preprocessor- Material Props- Material Models，在Defin

3、e Material Model Behavior 窗口中选择Structural- Linear - Elastic- Isotropic，输入弹性和泊松比分别为30e9和0.2(7) 下面输入混凝土的等效应力应变关系，这里我们选择von Mises屈服面，该屈服面对于二维受力的混凝土而言精度还是可以接受的。在Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural- Nonlinear- Inelastic- Rate Independent- Isotropic Hardening Plasticity- Mises Plasticity- Multi

4、linear，输入混凝土的等效应力应变曲线如下图所示。(8) 最后输入混凝土的破坏准则，在Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural- Nonlinear- Inelastic- Non-metal Plasticity- Concrete，设定混凝土的裂缝张开剪力传递系数为0.5，裂缝闭合剪力传递系数为0.9，混凝土的单轴为3e6，单轴为30e6，开裂软化参数为1，其他空着使用默认值。其参数具体意义参见混凝土结构有限元分析一书。(9) 接着还要定义钢筋材料性质。在Define Material Model Behavior窗口菜单中选择Mat

5、erial- New，加入新的材料。添加以下属性：Structural-Linear-Elastic-Isotropic，设定材料的弹性模量为2109，泊松比为0.27。进入Structural- Nonlinear-Inelastic- Rate Independent-Isotropic Hardening Plasticity-Mises Plasticity-Bilinear，设定为310e6, 屈服后的切线模量为2e9。(10) 下面开始建立几何模型，进入ANSYS主菜单Preprocessor- Modeling- Create- Keypoints- In Active CS，输

6、入以下两个关键点坐标(0,0,0)和(3,0,0)(11) 进入ANSYS主菜单Preprocessor- Modeling- Copy- Keypoints，选择刚才建立的两个关键点，延Y轴方向复制0.05，然后再次选择初次建立的关键点，延Y轴方向复制0.5。(12) 进入ANSYS主菜单Preprocessor- Modeling- Create- Area- Arbitrary- Through KPs，选择关键点1,2,4,3，建立第一个面，选择关键点3,4,6,5，建立第二个面(13) 进入ANSYS主菜单Preprocessor- Modeling- Operate- Extrud

7、e- Areas- By XYZ Offset，选择刚才建立的两个面，设定拉伸的高度为Z方向，距离为0.2，拉伸。完成几何形体建模工作。得到的几何体如图所示。(14) 完成几何建模后下面要开始进行网格划分。首先指定几何体的物理属性。进入ANSYS主菜单Preprocessor- Meshing- Mesh Attributes- Picked Volumes，选择Volume 1（相对小一些的那个），设定物理属性如下，注意此时的实参数为配筋混凝土。(15) 同样选择Volume 2，设定其物理属性如图，注意此时的实参数为素混凝土。(16) 下面进入ANSYS主菜单Preprocessor- M

8、eshing- Size Cntrls- Manual Size- Global- Size，设定单元最大尺寸为0.2。(17) 进入ANSYS主菜单Preprocessor- Meshing- Volumes- Mapped- 4 to 6 sided，选择所有的实体，完成网格划分。(18) 完成建模后就可以进入求解步骤。进入ANSYS主菜单Solution- Analysis Type- New Analysis，设定分析类型为Static。进入ANSYS主菜单Solution- Analysis Type- Soln Controls，在Solution Controls的Basic页面

9、设置预期分析子步数为20步，最小步数为20步，每步都输出结果。(19) 在Solution Controls窗口的Nonlinear页面设置Always iteration to 25 equilibrium iterations，避免不必要的荷载步长折减。点击Set convergence criteria，设定收敛标准为力的二范数，误差容限为0.02。(20) 进入ANSYS主菜单Solution- Define Loads- Apply- Structural- Displacement- On Nodes，选择Node 3、35、16、48，添加Y方向位移约束。选择Node 35，约束

10、所有自由度，选择Node 48，约束Z方向自由度。(21) 下面输入荷载。进入ANSYS主菜单Solution- Define Loads- Apply- Structural- Displacement- On Nodes，选择Node 75和123，添加Y方向位移荷载，大小为-0.01。(22) 进入ANSYS主菜单Solution- Solve- Current LS，求解当前荷载工况。中间会出现两次警告信息，点击继续执行（Proceed）(23) 进入ANSYS主菜单TimeHist Postproc时程后处理器，添加时程变量节点75的Y方向位移和Y方向反力。选择用节点75的Y方向位移为横坐标，绘制Y方向反力。得到荷载位移曲线如图。(24) 选择ANSYS顶部菜单PlotCtrls-Device Options，在Device Options窗口中设置Vector model (wireframe)为On。进入ANSYS主菜单General Postproc-Plot Results-Concrete Plot- Crack Crush，得到结构最终混凝土裂缝分布如专心-专注-专业