（ii ）纵向钢筋：PIPE20 （iii ）横向箍筋：PIPE20
2.2 材料性质
（i ）、混凝土材料
表5-4 混凝土材料的输入参数一览表[16~19]
·单轴受压应力-应变曲线（εσ-曲线）
在ANSYS ○R
程序分析中，需要给出混凝土单轴受压下的应力应变曲线。在本算例中，混凝土单轴受压下的应力应变采用Sargin 和Saenz 模型[17,18]：
2
21?
??
?
??+???? ??-+=
c c s c c E E E εεεεε
σ （5-30）
式中取4'
4')108.0028.1(c c c f f -=ε；
断面图配筋图断面图配筋图断面图配筋图RCBEAM-01 RCBEAM-02 RCBEAM-03
图5-12 各梁FEM模型断面图
（a）单元网格图（b）钢筋单元划分图
图5-13 算例（一）的FEM模型图
2.4 模型求解
在ANSYS○R程序中，对于非线性分析，求解步的设置很关键，对计算是否收敛关系很大，对于混凝土非线性有限元分析，在计算时间容许的情况下，较多的求解子步（Substeps）或较小的荷载步和一个非常大的最大子步数更容易导致收敛[2]。在本算例中，设置了100个子步。最终本算例收敛成功，在CPU为P41.6G、内存为256MB的微机上计算，耗时约为8小时。
2.5 计算结果及分析
2.5.1 荷载—位移曲线
图5-14为ANSYS○R程序所得到的各梁的荷载-跨中挠度曲线，从图中可以看出：
（i）、梁RCBEAM-01：曲线形状能基本反映钢筋混凝土适筋梁剪切破坏的受力特点，而且荷载-跨中挠度曲线与钢筋混凝土梁的弯剪破坏形态非常类似，即当跨中弯矩最大截面的纵筋屈服后，由于裂缝的开展，压区混凝土的面积逐渐减小，在荷载几乎不增加的情况下，压区混凝土所受的正应力和剪应力还在不断增加，当应力达到混凝土强度极限时，剪切破坏发生，荷载突然降低。
（ii）、梁RCBEAM-02：荷载-跨中挠度曲线与超筋梁的试验荷载-跨中挠度曲线很相似，在荷载达到极限情况下，没有出现屈服平台，而是突然跌落。极限弯矩值相对梁RCBEAM-01增加约30%，与受拉区配筋率的增加量（100%）相比要低，表明受拉区所增加的钢筋没有完全发挥作用，与超筋梁类似。
（iii）、梁RCBEAM-03：荷载-跨中挠度曲线形状介于适筋梁与超筋梁的试验曲线之间，随着挠度的增加，荷载几乎成线性地增长，在荷载达到极限情况下，曲线出现一个较短的屈服平台，随后出现突然跌落情况。由于受拉区配筋量的加倍，极限弯矩值增加较大，相当于梁RCBEAM-01的两倍，表明受拉区所增加钢筋发挥了完全作用。
表5-6 计算结果与理论值比较
表5-6为理论计算结果与ANSYS○R程序计算结果的对比，从表5-6中可以看出，
（1）、ANSYS○R程序计算的跨中最大弯矩值与理论计算值比较接近，RCBEAM-01和RCBEAM-02最大剪力比梁的斜截面抗剪能力低，即纵筋屈服决定梁的承载能力，压区混凝土的剪断决定梁的最大变形能力，梁的强度仍然由跨中垂直截面弯曲强度决定；而RCBEAM-03的最大剪力比梁的斜截面抗剪能力要大，所以，梁的极限承载能力由梁的斜截面抗剪能力决定，但从表中也可以看出，极限状态下的最大弯矩计算值与理论计算值比较接近，表明梁ANSYS○R程序计算的抗剪能力值为203.433kN，比理论计算的148.9kN值高，这可能是因为纵筋的梢栓作用比较突出。
从表5-6还可以看出，在纵筋屈服时刻，ANSYS○R程序计算的梁跨中最大挠度值比理论计算值略小，原因可能是由于没有考虑钢筋-混凝土之间的粘结滑移，而使整个梁的整体刚度有所增加。
2.5.2 混凝土应力-应变本构关系比较
图5-15为混凝土应力-应变曲线计算结果和输入曲线对比图，从图中看出，混凝土计算输出本构关系与输入曲线吻合较好。
2.5.3 钢筋应力发展曲线
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
ABAQUS应用梁单元计算简支梁 对于梁的分析可以使用梁单元、壳单元或是固体单元。Abaqus的梁单元需要设定线的方向，用选中所需要的线后，输入该线梁截面的主轴1方向单位矢量(x,y,z)，截面的主轴方向在截面Profile设定中有规定。 注意： 因为ABAQUS软件没有UNDO功能，在建模过程中，应不时地将本题的CAE模型（阶段结果）保存，以免丢失已完成的工作。 简支梁，三点弯曲，工字钢构件，结构钢材质，E=210GPa，μ=0.28，ρ=7850kg/m3（在不计重力的静力学分析中可以不要）。F=10kN，不计重力。计算中点挠度，两端转角。理论解：I=2.239×10-5m4，w中=2.769×10-3m，θ边=2.077×10-3。 文件与路径： 顶部下拉菜单File, Save As ExpAbq00。 一部件 1 创建部件：Module，Part，Create Part， 命名为Prat-1；3D，可变形模型，线，图形大约范围10(程序默认长度单位为m)。 2 绘模型图：选用折线，从(0,0)→(2,0)→(4,0)绘出梁的轴线。 3 退出：Done。 二性质 1 创建截面几何形状：Module，Property，Create Profile， 命名为Profile-1，选I型截面，按图输入数据，l=0.1，h=0.2，b l=0.1，b2=0.1，t l=0.01，t2=0.01，t3=0.01，关闭。 2 定义梁方向：Module，Property，Assign Beam Orientation， 选中两段线段，输入主轴1方向单位矢量(0,0,1)或(0,0,-1)，关闭。 3 定义截面力学性质：Module，Property，Create Section， 命名为Section-1，梁，梁，截面几何形状选Profile-1，输入E=210e9（程序默认单位为N/m2，GPa=109 N/m2）， G=82.03e9，ν=0.28，关闭。
钢筋混凝土简支梁-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 !TBDATA,,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 TBDATA,,300,0 !钢筋的应力应变关系，用BISO模型!PI=ACOS(-1) R,1 R,2,0.25*PI*22*22 R,3,0.25*PI*10*10 !TBPLOT,MISO,1 !混凝土材料的数据表绘图 !TBPLOT,BISO,2 !钢筋材料的数据表绘图 !2.创建几何模型 BLC4,,,150,300,2000 *DO,I,1,19 !切出箍筋位置 WPOFF,,,100 VSBW,ALL *ENDDO
第八届全国振动理论及应用学术会议论文集，上海，2003年11月 移动载荷作用下连续梁的动力响应分析 钟卫洲1, 2，罗景润1，高芳清3，徐友钜1 （1.中国工程物理研究院结构力学研究所，绵阳 621900；2.中国工程物理研究院研究生部，绵阳 621900; 3.西南交通大学振动与强度实验室，成都 610031） 摘要： 本文以磁悬浮交通轮轨接触车桥动力行为研究为背景，把车辆对桥梁的动力作用简化为一个稳态力和一个低频扰动力，把连续钢桥梁简化为伯努力—欧拉梁，建立了车辆过桥的力学模型和振动微分方程，运用模态分析法得到了该微分方程的解析解，分析了连续桥梁频率方程、模态表达式以及低阶模态。援引德国TR06和连续钢梁的参数对不同速度的移动荷载下连续钢梁的动力响应进行计算分析，给出了相应条件下连续梁的动挠度曲线（w-t图和w-x图），并分析了桥梁的动力响应特征。本文的研究为评定桥梁在高速车辆作用下的稳定性和安全性提供了参考。 关键词： 连续梁；模态分析；动力响应；动挠度 Dynamic Response Analysis of Continuous Beam Under Moving Load ZHONG Wei-zhou 1, 2, LUO Jing-run 1, GAO Fang-qing3, XU You-ju 1 (1.Institute of Structural Mechanics of CAEP, Mianyang 621900; 2.Graduated School of CAEP, Mianyang 621900; https://www.doczj.com/doc/9d3372896.html,boratory of Vibration and Intensity of SWJTU, Chengdu 610031) Abstract: This paper is based on the background of the study of the dynamic behavior between maglev vehicle and guideway. The moving force exerting on the bridge is simplified as a steady force and a pulsating force with low frequency. The continuous steel beam is taken as Bernoulli-Euler beam, then the corresponding force model and vibrating equation of the bridge is established. The modal analysis method is applied to solve the equation of vibration. Frequency equation, analytical solution of mode of the beam and the lower modes are analysed. By quoting the data of TR06 of German, the dynamic response of continuous beam is obtained under moving vehicle at several typical speeds. The results of this paper can be taken as reference to assess security and stability of a bridge under moving load.
一简述ANSYS软件的发展史。 1970年，Doctor John Swanson博士洞察到计算机模拟工程应该商品化，于是创立了ANSYS公司，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。30年来，ANSYS 公司致力于设计分析软件的开发，不断吸取新的计算方法和技术，领导着世界有限元技术的发展，并为全球工业广泛接受，其50000多用户遍及世界。 ANSYS软件的第一个版本仅提供了热分析及线性结构分析功能，像当时的大多数程序一样，它只是一个批处理程序，且只能在大型计算机上运行。 20世纪70年代初。ANSYS软件中融入了新的技术以及用户的要求，从而使程序发生了很大的变化，非线性、子结构以及更多的单元类型被加入到子程序。70年代末交互方式的加入是该软件最为显著的变化，它大大的简化了模型生成和结果评价。在进行分析之前，可用交互式图形来验证模型的几何形状、材料及边界条件；在分析完成以后，计算结果的图形显示，立即可用于分析检验。 今天软件的功能更加强大，使用更加便利。ANSYS提供的虚拟样机设计法，使用户减少了昂贵费时的物理样机，在一个连续的、相互协作的工程设计中，分析用于整个产品的开发过程。ANSYS分析模拟工具易于使用、支持多种工作平台、并在异种异构平台上数据百分百兼容、提供了多种耦合的分析功能。 ANSYS公司对软件的质量非常重视，新版的必须通过7000道标准考题。业界典范的质保体系，自动化规范化的质量测试使ANSYS公司于1995年5月在设计分析软件中第一个通过了ISO9001的质量体系认证。 ANSYS公司于1996年2月在北京开设了第一个驻华办事机构，短短几年的时间里发展到北京、上海、成都等多个办事处。ANSYS软件与中国压力容器标准化技术委员会合作，在1996年开发了符合中国JB4732-95国家标准的中国压力容器版。作为ANSYS集团用户的铁路机车车辆总公司，在其机车提速的研制中，ANSYS软件已经开始发挥作用。 二节点﹑单元﹑单元类型的基本概念。 节点：几何模型通过划分网格，转化为有限元模型，节点构成了网格的分布和形状，是构成有限元模型的基本元素。 单元：有限元模型的组成元素，主要有点、线、面、体。 单元类型：根据实体模型划分网格时所要确定的单元的形状，是单元属性的一部分，单元类型决定了单元的自由度，包括线单元（梁、杆、弹簧单元）、壳单元（用于薄板或曲面模型）、二维实体单元、三维实体单元、线性单元、二次单元和P–单元。 三用ANSYS软件进行分析的一般过程。 1建立有限元模型 （1）指定工作文件名和工作标题。 该项工作并不是必须要求做的，但是做对多个工程问题进行分析时推荐使用工作文件名和工作标题。
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。
基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析 （梁单元和实体单元） 对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。另外， 还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。 对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上 传了对应的cae，odb，inp文件。不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016 进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。可以到 小木虫搜索：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件 下载。 对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在 梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm， b=300mm，l=1600mm，F=300000N。现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受 力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。材料采用45#钢，弹性模量 E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。 图1 简支梁结构简图 1.梁单元分析 ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。 在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后 在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。
图2 建立part并分割 接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截 面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。然后创建 两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把 创建好的梁赋给梁结构。 图3 创建梁截面形状 接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后 处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。在Load加载中，在固支处剪力边界 条件，约束x，y，z，及绕x和y轴的转动，如图5所示，同理，在固支另一处约束y，z，及绕x和y轴的转动。在梁的两端添加集中力，集中力的大小为300000N。最后对实体部件进行分网，采用B32梁单元，网格尺寸为10。完成
1 E c ； / E c lE s _2卜+僅 12 (5-30) 通过大型有限元软件ANSYS 对简支梁进行模拟计算 下面以钢筋混凝土简支梁的 ANSYS ①程序数值模拟的应用实例，对ANSYS ⑧程序的应用方法及 模拟效果进行验证，梁的尺寸、配筋及荷载如图5-9所示。钢筋采用H 级钢，混凝土强度等级为 C30。 2.1单元类型 i )混凝土单元：采用 ANSYS ①程序单元库中 SOLID65单元。 (ii )纵向钢筋：PIPE20 (iii )横向箍筋:PIPE20 2.2材料性质 i )、混凝土材料 [16~ 19] 混凝土立方体抗压强 度 f cu ( N / mm 2) 弹性模量E c 2 (N/mm ) 泊松 比 V 单轴抗压强度f c ' 2 (N/mm ) 单轴抗拉强度f r (N/mm ) 裂缝间剪力 传递 系数P t 张开 闭合 30 24000 0.20 25.0 3.1125 0.35 0.75 ?单轴受压应力-应变曲线(二-；曲线) 在ANSYS @程序分析中，需要给出混凝土单轴受压下的应力应变曲线。在本算例中，混凝土单 轴受压下的应力应变采用 Sargin 和Saenz 模型[17,18]: ①22①22 E20 ①22 RCBEAM-03 图5-9 2①82①82①8 2①82①82①8 ① 8@75@75@75 2①22①22①22 150 150 150 150 RCBEAM-01 150150150 RCBEAM-02 (b )、梁断面图 梁尺寸、配筋及荷载示意图 f ①24 ①24 ①22 150 150 ■4- ------------- P P 125 1200 600 (a )、梁的几何尺寸及荷载示意图 600
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。
瞬态缩减法分析简支梁－质量系统实例 在这个实例中要用缩减法进行瞬态动力学分析以确定对有有限上升时间的恒定力的动力学响应。问题的实际结构是一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态 载荷。钢梁长为，支撑着一个集中质量。这根梁承受着一个上升时间为， 最大值为的动载荷。梁的重量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时 间及响应。同时要确定梁中的最大弯曲应力。 求解过程中用不到梁的特性，其截面积可随意输入一个单位值。取加载结束时间为0.1秒以使质量体达到最大弯曲。在质量体的侧向设定一个主自由度。第一个载荷步用于静力学求解。可以在此模型中可以使用对称性。选定在最大响应时间（0.092秒）处做扩展处理计算。已知下列数据： 材料特性： =30×103=0.0259067 几何数据： 载荷： 图9钢梁支撑集中质量的几何模型 §1GUI方式分析过程
第 1步：指定分析标题 1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。 2.输入文字“瞬态response to a constant force with a finite rise time.” 单击OK。 第 2步：指定单元类型 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。Element Type对话框将出现。 2.单击Add。Library of Element Types对话框出现。 3.在左边的滚动框中，单击“Structural Beam”。 4.在右边的滚动框中，单击“2D elastic 3”，然后单击Apply。 5.在左边的滚动框中，单击“Structural Mass”。 6.在右边的滚动框中，单击“3D mass21”，然后单击OK。 7.在Element Types对话框中，在“Type2”上单击仅一次，然后单击Options。 8.在Rotary inertia options下拉列表中，滚动到“2-D w/o rot iner”并选中它。 9.单击OK并在Element Type对话框中单击Close。 第 3步：定义实常数 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants。Real Constants对话框将出现。 2.单击Add。Element Type for Real Constant对话框出现。 3.单击OK。Real Constants for BEAM3对话框出现。 4.在Area处输入1，在IZZ输入800.6，在Height输入18。 5.单击OK。 6.在Real Constants对话框中单击Add。
/一个周边简支的圆盘，其中心受到一个冲杆的周期作用(假定冲杆是刚性的)，需要进行圆盘在冲杆的周期作用下的塑性分析。本实例的模型简图如图19.1所示，材料特性如下所示，塑性时的应力－应变关系如表19.1，载荷历史如表19.2所示。 弹性模量：EX=70000，泊松比：NUXY=0.325 /PREP7 /TITLE,Circular Plate Loaded by a Circular Punch - Kinematic Hardening !* 下面定义建模分析时需要的参数 EXX=70000 RPL=65 RPU=5 H=6.5 STS1=55 STN1=STS1/EXX STS2=112 STN2=0.00575 STS3=172 STN3= 0.02925 STS4=241 STN4= 0.1 NEX=15 NET=2 NEX1=nint(0.8*NET) NEX2=NEX-NEX1 !* ET,1,42,,,1 ！定义单元PLANE42，设置为轴对称 !* MP,EX,1,EXX ！定义材料属性 MP,NUXY,1,0.325 !* TB,KINH,1,1,4, ！定义多线性随动强化准则 TBPT,,STN1,STS1 TBPT,,STN2,STS2 TBPT,,STN3,STS3 TBPT,,STN4,STS4 !* 创建节点 N,1,RPL,,,,,, N,2,0,,,,,, N,3,,H/2,,,,, !* 创建关键点 K,1,,-(H/2),, K,2,RPU,-(H/2),, K,3,RPL,-(H/2),, KGEN,2,ALL, , , ,H, ,3,0 ！复制并平移关键点
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.doczj.com/doc/9d3372896.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
衬砌开挖对上方框架结构的影响存在的一些相关问题（2019.9.1） 1.在构建框架结构后，在装配模块要对其进行布尔运算。步骤：构建主体，布 尔运算，赋予截面和材料属性，设定方向。 2.衬砌建模时用壳。 3.线单元的部件要设定n1方向。（n1方向为，大拇指指向杆的方向时，四指为 n1方向，四指弯曲90度为n2方向） 4.普通混凝土衬砌，在视频中只设置了密度和弹性模量。但是ABAQUS结构工 程分析中，在研究混凝土简支梁时，还设置了塑性（混凝土损伤塑性模型）？ 这是根据研究重点不同而设置的吗？ 5.土体属性设置了密度、弹性模量、塑性中的摩尔库伦模型（摩擦角、剪胀角、 粘聚力、abs=0） 6.衬砌与土体接触，讲师的意思是谁不动，谁设定为主面（还有准则为刚度大 的为主面） 7.框架结构与土体的接触Creat constrain中“嵌入Embedded region”。 8.施加荷载，重力gravity（整体施加）。然后地应力平衡，土、衬砌、框架分别 进行地应力平衡。原来好像记得。壳存在时无法平衡要先将其隐藏。首先stress 导入ODB，不行的话用gravity stress。 9.底部的边界条件设置为三个方向都限制。只设置Z方向计算有偏差。 10.衬砌第一步用model change杀死，开挖第一步完成后，在第二步激活。 基坑开挖与支撑 1.在基坑土体建立时，就将桩体位置土体挖除（Part左边倒数第二个图标,二维） 2.支撑杆由于是线，需要定义为梁单元，设置截面和方向等 3.二维土体采用壳单元，墙和锚杆是线单元，锚索定义截面尺寸和梁属性 4.将不同步骤建立的锚索分成不同集合。 5.第一步地应力平衡中没有支护结构（将其杀死）；第二步添加桩；第三步添加 锚索（激活） 6.锚索与另外一个视频中的地连墙支护都是采用“嵌入”，耦合约束后再绑定 7.约束时，要将桩体的UR3固定住，否则会旋转不收敛 8.剑桥模型，要对整个土体施加“Voids ratio孔隙比”视频中为1。此外，剑桥 模型不能使用减缩积分，直接将勾选去掉即可。
毕业设计（论文）材料之二（1） 安徽工程大学本科 毕业设计（论文） 专业：土木工程 题目：混凝土梁实验过程模拟 作者姓名： 导师及职称：（教授） 导师所在单位：建筑工程学院 2016年1月10日
安徽工程大学 本科毕业设计（论文）任务书 2016 届建筑工程学院 土木工程专业 学生姓名： Ⅰ、毕业设计（论文）题目 中文：混凝土梁实验过程模拟 英文：Experimental Process Simulation on the Concrete Beam
Ⅱ、原始资料 1. 李廉琨结构力学（第5版）[M] 北京高等教育出版社2014年5月2．ANSYS10.0软件一套 3．干洪，计算结构力学[M], 合肥：合肥工业大学出版社，2004年4月 5．阮沈勇，ANSYS程序设计[M]，北京：电子工业出版社，2010年07月6．徐荣桥，结构分析的有限元法与ANSYS程序设计[M]，人民交通出版社，2006年2月 7. Chun-YinWu ? Ko-Ying Tseng, Truss structure optimization using adaptive multi-population differential evolution[J] ,Struct Multidisc Optim (2010) 42:575–590 8.* Lei Peng ? Li Liu ? Teng Long ? Wu Yang. An efficient truss structure optimization framework based on CAD/CAE integration and sequential radial basis function metamodel [J] Struct Multidisc Optim (2014) 50:329–346 Ⅲ、毕业设计（论文）任务内容 1、课题研究的意义 混凝土梁是工程结构中常用的构件，本课题采用ANSYS软件及其参数化编程语言对混凝土梁弯曲的过程进行数值模拟。主要任务有：1.建立混凝土梁弯曲试验试验过程的ANSYS分析模型并求解；2.将分析计算的结果与现有的教学试验结果进行对比分析，分析计算结果的正确性。 本课题对培养学生应用现代结构设计理论与方法分析和解决工程问题的能力有十分重要的意义。 2、毕业设计的主要内容和进程安排 1)ANSYS软件、结构力学和有限元有关理论知识 2）采用ANSYS参数化编程语言建立，混凝土梁弯曲试验试验过程的ANSYS分析模型并求解；并对计算的结果与实验结果进行对比对比分析。
ansys二次开发教程+实例 第3章ANSYS基于VC++6.0的二次开发与相互作用分析在ANSYS中的实现 3.1 概述 ANSYS是一套功能十分强大的有限元分析软件，能实现多场及多场耦合分析；是实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的 一体化大型FEA软件；支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容，强大的并行计算功能 支持分布式并行及共享内存式并行。该软件具有如下特点： (1) 完备的前处理功能 ANSYS不仅提供了强大的实体建模及网格划分工具，可以方便地构造数学模型，而且还专门设有用户所熟悉的一些大型通用有 限元软件的数据接口（如MSC／NSSTRAN，ALGOR，ABAQUS等），并允许从这些程序中读取有限元模型数据，甚至材料特性和边 界条件，完成ANSYS中的初步建模工作。此外，ANSYS还具有近200种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方便而准确地构建出 反映实际结构的仿真计算模型。 (2) 强大的求解器 ANSYS提供了对各种物理场量的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流体、声学等为一体的有限元软件。除了常规的线性、 非线性结构静力、动力分析外，还可以解决高度非线性结构的动力分析、结构非线性及非线性屈曲分析。提供的多种求解器分别适用于 不同的问题及不同的硬件配置。 (3) 方便的后处理器 ANSYS的后处理分为通用后处理模块（POST1）和时间历程后处理模块（POST26）两部分。后处理结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度以及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。 (4) 多种实用的二次开发工具 ANSYS除了具有较为完善的分析功能外，同时还为用户进行二次开发提供了多种实用工具。如宏（Marco）、参数设计语言（APDL）、用户界面设计语言（UIDL）及用户编程特性（UPFs），其中APDL（ANSYS Parametric Design Language）是一种非常类似于Fortran77的参数化设计解释性语言，其核心内容为宏、参数、循环命令和条件语句，可以通过建立参数化模型来自动完成一些通用性强的任务；UIDL（User Interf ace Design Language）是ANSYS为用户提供专门进行程序界面设计的语言，允许用户改变ANSYS的图形用户界面(GUI)中的一些组项，提供了一种允许用户灵活使用、按个人喜好来组织设计ANSYS图形用户界面的强有力工具；UPFs(User Programmable Features)提供了一套Fortran77函数和例程以扩展或修改程序的功能，该项技术充分显示了ANSYS的开放体系，用户 不仅可以采用它将ANSYS程序剪裁成符合自己所需的任何组织形式（如可以定义一种新的材料，一个新的单元或者给出一种新的屈服 准则），而且还可以编写自己的优化算法，通过将整个ANSYS作为一个子程序调用的方式实现。 鉴于上述特点，近几年来，ANSYS软件在国内外工程建设和科学研究中得到了广泛的应用。但这些应用大多局限于直接运用ANSYS软件进行实际工程分析，对利用ANSYS提供的二次开发工具进行有限元软件设计却很少涉及。本文首次利用ANSYS软件的二次开发功能，以VC++6.0为工具，运用APDL语言，对ANSYS进行二次开发，编制框筒结构－桩筏基础－土相互作用体系与地震反应分析程序。 3.2 程序设计目标 针对某一实际工程问题，ANSYS所提供的APDL语言可对ANSYS软件进行封装。APDL语言即ANSYS软件提供的参数化设计 语言，它的全称是ANSYS Parametric Design Language。使用APD L语言可以更加有效地进行分析计算，可以轻松地进行自动化工作（循环、分支、宏等结构），而且，它是一种高效的参数化建模手段。使用APDL语言进行封装的系统可以只要求操作人员输入前处理 参数，然后自动运行ANSYS进行求解。但完全用APDL编写的宏还存在弱点。比如用APDL语言较难控制程序的进程，虽然它提供了 循环语句和条件判断语句，但总的来说还是难以用来编写结构清晰的程序。它虽然提供了参数的界面输入，但功能还不是太强，交互性 不够流畅。针对这种情况，本文用VC++6.0开发框筒结构－桩筏基础－土相互作用有限元分析程序（简称LW S程序）。
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)。
（ii ）纵向钢筋：PIPE20 （iii ）横向箍筋：PIPE20 2.2 材料性质 （i ）、混凝土材料 表5-4 混凝土材料的输入参数一览表 [16~19] ·单轴受压应力-应变曲线（εσ-曲线） 在ANSYS ○R 程序分析中，需要给出混凝土单轴受压下的应力应变曲线。在本算例中，混凝土单轴 受压下的应力应变采用Sargin 和Saenz 模型[17,18] ：
2 21??? ? ??+???? ??-+= c c s c c E E E εεεεε σ （5-30） 式中取4' 4')108.0028.1(c c c f f -=ε；
断面图配筋图断面图配筋图断面图配筋图RCBEAM-01RCBEAM-02RCBEAM-03 图5-12 各梁FEM模型断面图 （a）单元网格图（b）钢筋单元划分图 图5-13 算例（一）的FEM模型图 2.4 模型求解 在ANSYS○R程序中，对于非线性分析，求解步的设置很关键，对计算是否收敛关系很大，对于混凝土非线性有限元分析，在计算时间容许的情况下，较多的求解子步（Substeps）或较小的荷载步和一个非常大的最大子步数更容易导致收敛[2]。在本算例中，设置了100个子步。最终本算例收敛成功，在CPU为P41.6G、内存为256MB的微机上计算，耗时约为8小时。 2.5 计算结果及分析 2.5.1 荷载—位移曲线 图5-14为ANSYS○R程序所得到的各梁的荷载-跨中挠度曲线，从图中可以看出： （i）、梁RCBEAM-01：曲线形状能基本反映钢筋混凝土适筋梁剪切破坏的受力特点，而且荷载-跨中挠度曲线与钢筋混凝土梁的弯剪破坏形态非常类似，即当跨中弯矩最大截面的纵筋屈服后，由于裂缝的开展，压区混凝土的面积逐渐减小，在荷载几乎不增加的情况下，压区混凝土所受的正应力和剪应力还在不断增加，当应力达到混凝土强度极限时，剪切破坏发生，荷载突然降低。