基于ANSYS的玄武岩纤维布加固混凝土梁有限元分析

基于ANSYS的碳纤维布加固混凝土梁剥离破坏研究作者：陈海龙来源：《科技创新导报》 2013年第21期陈海龙(长沙经济技术开发区工程建设开发有限公司长沙 410100)摘?要：该文基于ANSYS对碳纤维布加固混凝土梁的剥离破坏模式进行了研究。

以某受均布荷载作用的简支钢筋混凝土梁为研究对象，在考虑材料非线性、钢筋—混凝土黏结滑移、碳纤维布滞后应变等因素影响的条件下，分析了两种锚固长度下梁的剥离破坏模式。

分析表明，当锚固长度较短时首先从端部剥离，当锚固长度较长时首先从中部剥离，剥离发生后，碳纤维布的应力、梁的变形和钢筋滑移急剧增大，剥离范围迅速扩展。

关键词：剥离碳纤维布 ANSYS中图分类号：TU311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)07(c)-0103-02碳纤维布加固混凝土梁的剥离现象，是指在梁受压区混凝土未被压碎、碳纤维布也未被拉断前发生的碳纤维布与混凝土之间分离。

剥离破坏与常见的混凝土梁的破坏形态有较大的差异，是碳纤维布加固钢筋混凝土梁的一种特有破坏模式。

它是一种脆性破坏，是加固设计的控制状态之一。

影响剥离破坏的主要因素包括混凝土强度、锚固方式及粘结长度、配套粘结材料的性质等。

早期大部分研究者认为剪应力是导致碳纤维布加固混凝土梁发生剥离破坏的主要原因，该文考虑粘结剥离区域中碳纤维布与混凝土粘结界面的复合应力（正应力及剪应力）状态，建立了相应的剥离承载力计算方法，并经试验验证了其计算的精度。

为了探讨真实应力状态下梁的剥离破坏，该文基于ANSYS平台，以某受均布荷载作用的简支钢筋混凝土梁为研究对象，采用实体单元建立剥离分析有限元模型，分析了两种锚固长度下梁的剥离破坏模式。

1 有限元模型试验研究指出，碳纤维布剥离破坏是混凝土的破坏而非结构胶层破坏。

剥离破坏一般发生在混凝土表面到钢筋之间保护层范围内的混凝土，极少发生在碳纤维布与混凝土的粘结界面，也不会发生在碳纤维布与粘结层的界面。

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。

应用ANSYS软件进行混凝土重力坝的有限元静力和模态分析丰梦梦等【摘要】采用ANSYS结构分析软件，通过对某小型混凝土重力坝工程进行有限元静力和模态分析，研究探讨了坝体在满库工况下的变形和应力分布，以了解坝体在工况下的工作形态。

同时，进行高阶模态分析，了解坝体的自振频率和振型并进行简单分析，最后做总结【关键词】ANSYS软件静力分析模态分析混凝土重力坝1 前言我国土地辽阔，水资源丰富，可以开发的水电容量约为3.78亿KW，据世界第一位。

目前我们已经修建了如三峡、小浪底等大型水利水电工程，而这些工程也在我国经济建设中发挥了巨大的作用。

建国以来，随着技术的提高，各种各样型式的重力坝在坝工设计中占了很大的比重。

重力坝是一种主要依靠坝体自重产生的抗滑力来维持自身稳定的坝型。

近年来，混凝土重力坝在重力坝中所占的比重越来越大。

混凝土重力坝以具有安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、设计和施工技术简单，易于机械化施工、对不同的地形和地质条件适应性强等优点而被广泛应用[1]。

但由于许多坝都是建立在地震多发和高烈度地区，一旦遭到破坏将会带来难以估计的经济和损失，因此对大坝做模态分析，计算分析它的固有频率和振型，为重力坝的抗震稳定性分析奠定基础。

2 有限元模型建立某工程非溢流混凝土重力坝，高17米，宽24米，顶宽5米。

上游面坡度为1：0，下游面坡度为1：0.8[2]。

假设大坝的基础是嵌入到基岩中，地基是刚性的。

大坝采用的材料参数为：弹性模量E=3.5GPa，泊松比ν=0.2，容重γ=25KN/m3。

水的质量密度1000kg/m3。

模型见图一2.1静力分析SOLID186是一个高阶3维20节点固体结构单元，SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。

本文使用SOLID186单元进行数值模拟分析。

按照满库状态施加荷载，基础是刚性，底面施加约束，对整个重力坝施加重力荷载，然后求解分析。

分析结果见图二、图三、图四、图五。

ANSYS分析FRP加固混凝土梁的有限元模型摘要：介绍了ANSYS软件分析FRP加固混凝土结构的单元及模型建立，总结了ANSYS软件分析FRP加固混凝土结构应该注意的事项和目前研究的不足。

关键词：ANSYS ；FRP加固；有限元模型0引言有限元方法是建立FRP加固混凝土模型的有效方法，ANSYS中的Solid65单元提供了整体性钢筋模型，目前研究者基本上都通过在有限元模型中使用各种界面单元来模拟FRP－混凝土的界面行为，FRP－混凝土的界面行为的模拟对有限元分析模型的建立至关重要。

1、单元简介模拟混凝土结构的单元－Solid65ANSYS中的Solid65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，Solid65单元是在三维8节点等参元Solid45单元的基础上，增加了针对于混凝土的性能参数和组合式钢筋模型。

该单元具有八个节点，每个节点有三个自由度（X、Y、Z三个方向的线位移）；单元最多允许有4种材料，即混凝土和以弥散方式分布于其中的3个方向的独立配筋，具有模拟混凝土材料的开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力[1-3]。

2 有限元模型的建立2.1 单元类型的选取混凝土采用配筋的Solid65单元，忽略钢筋与混凝土之间的滑移；纤维布采用Shell41单元，使用Combin39非线性弹簧单元模拟纤维布与混凝土之间的滑移关系；在梁支座增加弹性垫块以减少应力集中，采用Solid45单元模拟。

2.2 材料的本构模型和破坏准则2.2.1 混凝土混凝土材料的非线性模型采用多线性各向同性强化模型（MISO），混凝土的单轴受压应力－应变曲线，采用设计规范[4]建议的分段式曲线方程(公式1)：当时（1-a）当时(1-b)式中，和分别为单轴受压应力－应变曲线的参数值，按下式采用：（1-c）（1-d）－混凝土轴心抗压强度（N/）。

、－分别为与对应的峰值压应变和混凝土的极限压应变，按下列公式计算：（1-e）(1-f)混凝土开裂后，裂缝张开和闭合的剪力传递系数分别取为0.5和0.95。

基于ANSYS软件的梁系结构有限元分析作者：李广博黄飞驰来源：《环球市场》2017年第20期摘要：随着建筑工艺的日益发展，具有结构布置灵活，应用范围广泛等优点的梁系结构愈来愈普遍的应用于各类建筑当中。

本文利用Ansys软件进行建模，对具体梁系结构进行了静力分析和模态分析，计算了结构模态的振型、频率等。

关键词：梁系结构；ANSYS；静力分析；模态分析1 概述随着科技的发展，梁系结构的形式日新月异，应用范围日益扩大，其重要性日益凸显。

本文介绍了APDL语言，静力分析和模态分析[1]的相关理论和知识，以及对梁系结构进行有限元分析，通过ANSYS软件建立有限元模型，并对其进行静力分析和模态分析。

2 APDL语言简介APDL语言是ANSYS提供的用于实现参数化有限元分析的设计语言[2]。

用户通过使用它，可以按实际要求，自行编写程序，实现参数化建模。

3 梁系结构的有限元分析3.1 问题描述本文就梁系结构的工作特性进行计算分析。

具体模型为某空间桁架结构，主要对应使用阶段所承受的外荷载进行内力分析和位移计算，校核梁系结构承载后的稳定性。

空间桁架结构模型如图1所示。

3.2 建立有限元模型（1）梁截面文件的创立在ANSYS软件标准梁截面库中没有本结构截面类型，因此在正式建模前需要使用自定义截面功能建立该截面文件，以供后续建模采用之。

（2）参数化建模在参数设定中定义单元类型，实常数和材料参数。

在实体建模中，充分利用循环语句和镜像功能，可以高效的形成整体空间桁架结构。

3.3 静力分析对结构进行静力分析，可以得出弯矩、轴力的极大值和极小值，以及结构变形最大处，便于对结构进行优化。

按结构实际承载情况加载并求解，得到的位移图和应力图分别如图2和图3所示。

3.4 模态分析结构动力学分析中的模态分析通常用于确定结构的振动特性，同时也是高级动力分析的基础。

无阻尼线性结构自由振动控制方程：本文中模态分析采用Block Lanczos方法[4]。

玄武岩纤维筋混凝土梁非线性有限元分析
孙朋永;江世永;飞渭;甘怡;李炳宏
【期刊名称】《混凝土》
【年(卷),期】2008(000)009
【摘要】BFRP是一种性能优异的新型复合材料,为研究其在混凝土领域的应用,采用ANSYS软件分别对1个钢筋混凝土梁和3个玄武岩纤维筋混凝土梁进行非线性有限元分析,对它们的跨中挠度和裂缝发展情况进行对比.发现由于BFRP筋的高强度低弹性模量特性,致使玄武岩纤维筋混凝土梁的跨中挠度过大以及裂缝发展过快.而在考虑利用ANSYS强大的数值模拟功能,通过不断调整BFRP筋配筋量,最终达到用玄武岩纤维筋替代钢筋且不影响正常使用的目的.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】孙朋永;江世永;飞渭;甘怡;李炳宏
【作者单位】后勤工程学院军事建筑工程系,重庆,400016;后勤工程学院科研部,重庆,400016;后勤工程学院军事建筑工程系,重庆,400016;后勤工程学院军事建筑工程系,重庆,400016;后勤工程学院军事建筑工程系,重庆,400016
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.01
【相关文献】
1.玄武岩纤维筋全再生混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究 [J], 韩定杰;刘华新;张志金;彭长岭
2.钢－玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构非线性地震反应分析 [J], 肖同亮;邱洪兴;陶欣;孙建;陈春超
3.玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯破坏形态有限元分析 [J], 李炳宏;江世永;飞渭
4.不同纤维掺量BFRP筋玄武岩纤维再生混凝土梁抗剪性能试验研究 [J], 白雅嘉; 刘华新; 陈海涛; 李庆文; 王学志
5.玄武岩筋混杂钢纤维混凝土偏心受压短柱试验与有限元分析 [J], 范小春;徐相哲;熊立峰;梁天富
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玄武岩片材加固混凝土双向板的非线性有限元分析摘要本文采用分离式钢筋混凝土非线性有限元方法，对集中荷载作用下玄武岩纤维加固板进行了开裂荷载和极限承载力分析，并与试验结果进行了对比。

混凝土材料采用弹塑性本构模型；为考虑材料达到极限强度后的性能，用分布裂缝模式模拟混凝土拉裂后的裂缝，不考虑混凝土的压碎；钢筋采用杆单元模拟。

经与试验结果对比，两者吻合性较好。

关键词玄武岩纤维非线性有限元1 前言玄武岩连续纤维CBF（Continuous Basalt Fiber）是一种无机纤维材料，是以火山爆发形成的一种玻璃态的纯天然玄武岩矿石为原料，经高温熔融后，通过喷丝板拉伸成的连续纤维，其外观为深棕色，色泽与碳纤维十分相似。

玄武岩连续纤维片材具有优异的力学性能、耐高温、耐腐蚀、施工方便、来源充足、价格便宜等特点，它将是继碳纤维之后的一种用于建筑工程的加固材料，因此用玄武岩纤维加固混凝土双向板的研究对玄武岩纤维在加固实际工程中的应用具有重要的意义。

本文采用有限元分析软件ANSYS中的SOLID65空间实体单元、SOLID45三维实体单元、LINK8三维杆单元、SHELL41空间膜单元和COMBIN39单元进行建模分析。

用SOLID65单元来模拟混凝土板，SOLID45模拟刚性垫块（防止应力集中），LINK8模拟钢筋，SHELL41模拟玄武岩纤维布，COMBIN39模拟混凝土双向板简支边的水平约束，用分离法建立钢筋混凝土板的有限元模型。

1 单元类型SOLID65单元具有分析空间构件的功能，可用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型，该实体模型还可具有拉裂与压碎的性能，且模拟的结果与实际的结果是比较吻合的。

在混凝土的应用方面，可用单元的实体性能来模拟混凝土。

该单元具有8个节点，每个节点有3个自由度，即x，y，z 3个方向的线位移。

SOLID45单元可用于三维实体模型.该单元具有8个结点，每个结点有3个自由度，即x，y，z 3个方向的位移。

收稿日期:20170627作者简介:朱长华(1993),男,河南新乡人,长安大学硕士研究生.第29卷第5期2017年10月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e )V o l .29,N o .5O c t .2017文章编号:2095-5456(2017)05-0415-04基于A N S Y S /L S -D Y N A连续玄武岩纤维材料护栏碰撞吸能分析朱长华,赵 宝,裴浩楠,刘 迅(长安大学公路学院,陕西西安 710064)摘 要:为了解决波形梁钢护栏在使用过程中出现的使用寿命短,耐腐蚀性能差等问题,结合国内外对纤维增强复合材料的研究,提出连续玄武岩纤维材料护栏.利用碰撞分析有限元软件A N S Y S /L S -D Y N A 模拟小型汽车碰撞护栏过程,分析碰撞过程中连续玄武岩材料护栏吸能特性,研究结果表明,连续玄武岩纤维护栏在变形与吸能方面能够满足规范要求.关 键 词:连续玄武岩纤维;护栏;A N S Y S /L S -D Y N A ;能量吸收中图分类号:U 417.1+2 文献标志码:A在我国,高速公路防撞护栏一般为半刚性护栏,即钢制波形梁护栏,而广泛应用的钢制波形梁护栏在使用过程中有两个突出的问题:使用寿命和碰撞性能.钢制护栏在一般的天气条件下,平均使用寿命大约为15年,但是在酸雨㊁盐雾现象频繁出现的南方,在使用过程中会出现严重锈蚀现象.而纤维增强复合材料具有良好的抗腐蚀性和耐久性,弹性模量相比于钢材也较小.在1990年,美国联邦公路管理局就提出了玻璃纤维复合材料护栏研究,他们研究的目标就是寻求一种耐撞性能好,吸能性能好,寿命长的新型材料护栏[1].在国内,记国庆提出玻璃钢复合材料用于道路护栏[2],哈尔滨工业大学的王鹏对高速公路复合材料护栏进行了研究[3].而连续玄武岩纤维具有化学稳定性能好,拉伸强度高,耐疲劳性能好,耐腐蚀性能好,并且连续玄武岩纤维弹性模量是钢材的一半左右,利用其优良的特性,提出连续玄武岩纤维护栏,如果连续玄武岩纤维能够应用到成品化护栏,就可以拟补钢制护栏的问题.新型材料用于成品化护栏,除了各项指标应满足规范要求以后,材料也应该有着良好的吸能特性.本文将利用A N S Y S /L S -D Y N A 模拟车辆碰撞连续玄武岩纤维护栏[4],并与钢制波形梁护栏对比,分析连续玄武岩纤维护栏的碰撞吸能特性.1 连续玄武岩纤维护栏1.1 连续玄武岩纤维简介连续玄武岩纤维是一种典型的高技术无机纤维结构和功能材料,也是一种典型的能源节约㊁环境友好型的纯天然绿色纤维,其耐酸耐碱[5],抗紫外线性能强,有很好的耐环境腐蚀性能.1.2 连续玄武岩材料参数连续玄武岩纤维的密度约是钢材的1/3,故同等尺寸下,纤维材料护栏的质量将大大减轻,这也就便于护栏的运输与安装,由于玄武岩纤维护栏的弹性模量相比于钢制护栏要小,故在护栏厚度方面,将玄武岩纤维护栏厚度设计为6mm (普通钢制波形梁护栏厚3mm ).护栏的防阻块与立柱均采用Q 235钢.国内厂商生产的玄武岩纤维弹性模量一般在80~110G P a 之间,本次模拟选取的是100G P a,材料密度选取为2.65g /c m 3[56],材料失效准则采用C h a n g -C h a n g 失效准则.具体参数如表1.1.3 玄武岩材料护栏设计玄武岩纤维护栏的设计应用的是‘高速公路安全设施设计及施工规范“中的双波波形梁护栏,防阻块为A 型防阻块,圆形立柱.本文护栏设计采用5跨每跨4m 的设计.基本尺寸图见图1,有Copyright©博看网 . All Rights Reserved.表1材料基本参数T a b l e1M a t e r i a l p a r a m e t e r s材料类型弹性模量G P a泊松比材料密度g㊃c m-3轴向抗拉强度M P a抗剪强度M P a横向抗压强度M P a连续玄武岩纤维1000.32.6564083.4836限元模型图见图2.图1护栏立柱断面图F i g.1T h ec r o s s-s e c t i o nd i a g r a mo f u p r i g h t o f b a r r i e r图2护栏有限元模型F i g.2T h e f i n i t ee l e m e n tm o d e l o f b a r r i e r2建立碰撞仿真系统为了更加准确的模拟碰撞分析过程,控制沙漏能,并且控制计算时间,在建模过程中需要对单元的类型以及积分算法进行选择设定,护栏之间连接的模拟以及接触条件的定义对仿真性也有着重要的影响2.1单元类型在本文仿真模拟过程中,汽车采用A N S Y S/ L S-D Y N A提供的S o l i d164三维实体单元,采用单点积分算法,这样处理可以缩短计算时间,并且也可以较好的处理沙漏问题.对于防阻块,立柱与波形梁,都是采用s h e l l163薄壳单元,采用B e l y t s c h k o-W o n g-C h i a n g壳单元算法,该算法适用于处理大变形问题[7].2.2护栏各部分之间的连接对于护栏,防阻块,立柱之间的连接,一般有两种方法进行模拟:一种是共用节点法,共用节点法在碰撞过程中两个部分是不会发生脱离的,这和实际情况不相符.另一种是节点约束法,该方法是将两个部件相对应的部分的自由度进行约束.本文采用的是节点约束法进行模拟.2.3控制接触参数接触参数的控制,对于模型的仿真性有着很大的影响.在接触问题的处理中,采用的自动面面接触A S T S类型,立柱与防阻块之间的静动摩擦系数均为0.15.车辆与波形梁护栏之间的静动摩擦系数均为0.2.车辆与地面之间的静㊁动摩擦系数为0.6㊁0.2.由于本文主要研究波形梁护栏的防撞吸能特性,在碰撞过程中,大部分能量被护栏吸收,故从能量吸收角度上看,可以将汽车近似为刚体处理[8],车辆模型简化尺寸为3.0mˑ1.8mˑ1.2 m.采用刚体材料,汽车对护栏的冲击会变得更大,这对于护栏受力是不利的,但是这对于研究护栏防撞性能来说是有利的,这样做还可以大大减少计算时间.地面采用刚性墙模拟,车辆初始速度为100k m/h,车重1.5t.车辆碰撞仿真系统模型如图3.图3碰撞系统F i g.3C o l l i s i o n s y s t e m3碰撞吸能分析指标本次模拟是基于A N S Y S/L S-D Y N A的碰撞仿真模拟,波形梁能量吸收值是最直观的指标,因此,通过波形梁的能量吸收值定量的分析材料碰撞吸能特性.其次,对于高速公路护栏,可以通过波形梁最大动态变形量来定性的判断护栏材料吸能效果[9].本文将通过波形梁最大动态变形量,波形梁614沈阳大学学报(自然科学版)第29卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.能量吸收值来分析新型材料护栏的吸能特性.图4分析流程图F i g.4F l o wc h a r t o f t h ea n a l y s i s4仿真模拟结果分析4.1验证碰撞过程的可靠性‘公路交通安全设施设计规范J T G D81 2006“[10]给出了护栏碰撞最大横向力[10]:F横=π2ˑm(v1s i nθ)22000C s i nθ-b(1-c o sθ)+[]Z 式中:F横为车辆作用下护栏最大横向力,k N;m 为车辆质量,k g;v1为车辆碰撞速度,m㊃s-1;θ为车辆碰撞角度(ʎ);C为车辆重心距前保险杠的距离,m;b为车辆宽度,m;Z为护栏横向变形,m.通过计算可以得到规范要求的碰撞力为8.37ˑ104k N,有限元模型中的最大碰撞力为9.28ˑ104k N,与规范给出的计算结果相差为9.8%.故认为本次汽车碰撞护栏有限元模拟结果可靠.4.2波形梁护栏最大动态变形量L S-D Y N A后处理软件无法直接提取波形梁护栏的最大动态变形量,本文通过选取护栏上变形量较大的多个节点,选取4#立柱位置处波纹板上多个节点,图5中A点附近,绘制垂直于护栏方向(X方向)的变形图,以此形成一个动态变形量包络图,通过该图,可以判断出波形梁护栏的最大动态变形量.如图6所示.图50.25s时护栏变形图F i g.5D e f o r m a t i o no f b a r r i e r a t0.25s通过图7可以看出,两种材料出现最大动态变形的时间均在0.25s附近.玄武岩纤维的最大动态变形量约为82.8c m,满足‘高速公路护栏安全性能评价标准“J T G/TF83-01 2004规范规定的小于100c m的要求[11].根据图5,可以看到连续玄武岩纤维波形护栏与钢制波形梁护栏的最大动态变形量相差无几.说明本次模拟采用的6mm厚玄武岩纤维材料护栏在受到车辆碰撞时与3mm厚钢护栏的吸能情况相当.图6玄武岩纤维护栏最大动态变形图F i g.6M a x i m u md y n a m i cd e f o r m a t i o nd i a g r a mo f C B Fb a r r i e r图7两种材料变形对比图F i g.7D e f o r m a t i o n c o n t r a s t o f t w ok i n d s o fm a t e r i a l s4.3波形梁护栏吸能量通过L S-D Y N A后处理软件可以提取到某一部件在碰撞过程中的能量吸收值.通过图8的对比,可以得出6mm厚的连续玄武岩纤维护栏与3mm钢制波形护栏在能量吸收方面有着近似的效果,钢制波形梁护栏在0.5s 时吸收能量约147k J,连续玄武岩纤维护栏吸收能量约138k J,整个碰撞系统中总能约568k J,波形梁护栏在0.5s时的能量约占系统总能的25% (未计入防阻块与立柱吸能),已达到公路交通安全设施设计规范(J T G D81 2006)[10]给定的A ㊁图8两种材料吸能对比图F i g.8E n e r g y a b s o r p t i o no f t w ok i n d s o fm a t e r i a l s714第5期朱长华等:基于A N S Y S/L S-D Y N A连续玄武岩纤维材料护栏碰撞吸能分析Copyright©博看网 . All Rights Reserved.A m防撞等级,表明连续玄武岩纤维防撞吸能性能良好.5结论与展望本文利用L S-D Y N A模拟碰撞过程,验证了6mm厚的玄武岩纤维材料护栏在小型车辆撞击下波形梁最大动态变形满足规范要求,并通过与3mm厚的钢制护栏各种吸能指标对比,结果显示连续玄武岩纤维护栏的吸能特性稍逊于钢制波形梁护栏,但也达到了规范给定的A㊁A m防撞等级,说明连续玄武岩纤维防撞吸能性能良好.连续玄武岩纤维用于成品化护栏,从能量吸收角度和护栏变形上来看,该材料已经能够满足规范要求.另外,玄武岩材料的化学性能稳定,耐腐蚀性能好,使用寿命长,这些都是钢护栏所欠缺的,其在环境条件恶劣的地方相比于钢制护栏会有更好的适应能力.相信连续玄武岩纤维在护栏上面的应用以后会得到推广.参考文献:[1]B U G K,D A IG L.L e a k a g ec h a r a c t e r i s t i c so f t h e g l a s sf a b r i c c o m p o s i t eb a r r i e r so fL N G s h i p s[J].C o m p o s i t eS t r u c t u r e s,2008,86(1/2/3):2736.[2]计国庆.玻璃钢复合材料应用于道路护栏的可行性研究[J].城市道桥与防洪,2006(4):4950.J IG Q.F e a s i b i l i t y s t u d y o f g l a s s f i b e r r e i n f o r c e d p l a s t i cc o m p o s i t ea p p l i e dt or o ad g u a r d r a i l[J].J o u r n a lo fC i t yB r i d g e a n dF l o o dC o n t r o l,2006(4):4950.[3]王鹏.高速公路复合材料护栏的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2009.WA N GP.R e s e a r c ho f c o m p o s i t e i m p a c t b a r r i e r f o r r o a d sa n d h i g h w a y s[D].H a rb i n:H a r b i n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,2009.[4]陈海树,赖征海,邸建卫.L S-D Y N A在汽车碰撞模拟过程中的应用[J].沈阳大学学报,2006,18(4):1012.C H E N HS,L A IZ H,D I J W.A p p l i c a t i o no fL S-D Y N Ai n c a r c r a s h s i m u l a t i o n[J].J o u r n a l o f S h e n y a n gU n i v e r s i t y,2006,18(4):1012.[5]许天成,赵柏冬,俞萧.C30玄武岩纤维自密实混凝土配制试验[J].沈阳大学学报(自然科学版),2016,28(3):244249.X U T C,Z H A O BD,Y U X.E x p e r i m e n t a l s t u d y o n m i xp r o p o r t i o no fC30b a s a l t f i b e rr e i n f o r c e ds e l f-c o m p a c t i n gc o n c r e t e[J].J o u r n a lo fS h e n y a n g U n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e),2016,28(3):244249.[6]黄根来,孙志杰,王明超,等.玄武岩纤维及其复合材料基本力学性能实验研究[J].玻璃钢/复合材料,2006(1):2427.HU A N G GL,S U NZJ,WA N G M C,e t a l.E x p e r i m e n t a lr e s e a r c h o n m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f b a s a l tf i b e r a n dc o m p o s i t e s[J].F i b e r R e i n f o r c ed P l a s t i c s/C o m p o s i te s,2006(1):2427.[7]R A J A D U R A I J S,C H R I S T O P H E R T,T H A N I G A I Y A R A S U G,e t a l.F i n i t e e l e m e n t a n a l y s i sw i t ha n i m p r o v e df a i l u r ec r i t e r i o nf o rc o m p o s i t ew i n dt u r b i n e b l a d e s[J].F o r s c h u n g I m I n g e n i e u r w e s e n,2008,72(4):193207.[8]雷正保,杨兆.汽车护栏碰撞系统的安全性研究[J].汽车工程,2006,28(2):152158.L E I ZB,Y A N G Z.A S t u d y o nt h es a f e t y i nv e h i c l e-g u a r d r a i l i m p a c t[J].A u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g,2006,28(2):152158.[9]马琳琳.车体侧面撞击变形与吸能特性研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2008.MALL.R e s e a r c ho nc h a r a c t e r i s t i c so fd e f o r m a t i o na n da b s o r p t i o ne n e r g y o nv e h i c l es i d ec o l l i s i o n[D].H a r b i n:H a r b i n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,2008.[10]中华人民共和国交通部.公路交通安全设施设计细则:J T G/TD81 2006[S].2006.M i n i s t r y o fC o mm u n i c a t i o n so ft h eP e o p l e sR e p u b l i co fC h i n a.G u i d e l i n e s f o rd e s i g no fh i g h w a y s a f e t y f a c i l i t i e s:J T G D81 2006[S].2006.[11]中华人民共和国交通部.高速公路护栏安全性能评价标准:J T G/TF83-01 2004[S].2004.M i n i s t r y o fC o mm u n i c a t i o n so ft h eP e o p l e sR e p u b l i co fC h i n a.T h ee v a l u a t i o n s p e c i f i c a t i o nf o r h i g h w a y s a f e t yb a r r i e r s:.J T G/T F83-01-2004[S].2004.E n e r g y A b s o r p t i o nA n a l y s i s o fC B FB a r r i e rB a s e d o nL S-D Y N AZ h uC h a n g h u a,Z h a oB a o,P e iH a o n a n,L i uX u n(S c h o o l o fH i g h w a y,C h a n g a nU n i v e r s i t y,X i a n710064,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e rt os o l v et h e p r o b l e m o fs h o r ts e r v i c el i f e,p o o rc o r r o s i o nr e s i s t a n c ea n do t h e r p r o b l e m s i n t h eu s e o f c o r r u g a t e d s t e e l b a r r i e r,c o m b i n e dw i t hd o m e s t i c a n d f o r e i g nr e s e a r c ho n f i b e r r e i n f o r c e d c o m p o s i t e s,ac o n t i n u o u sb a s a l t f i b r o u s m a t e r i a lb a r r i e r i s p r o p o s e d.T h ef i n i t ee l e m e n t a n a l y s i ss o f t w a r e A N S Y S/L S-D Y N A i s u s e dt o s i m u l a t et h ec o l l i s i o n p r o c e s s o ft h es m a l lc a r g u a r d r a i l c o l l i s i o n,t h ee n e r g y a b s o r p t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o n t i n u o u sb a s a l t m a t e r i a lb a r r i e r d u r i n g t h e c o l l i s i o n p r o c e s s a r e a n a l y z e d.T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e c o n t i n u o u s b a s a l t f i b e r b a r r i e r c a n m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f d e f o r m a t i o na n d e n e r g y a b s o r p t i o n.K e y w o r d s:c o n t i n u o u s b a s a l t f i b e r;b a r r i e r;A N S Y S/L S-D Y N A;e n e r g y a b s o r p t i o nʌ责任编辑:肖景魁ɔ814沈阳大学学报(自然科学版)第29卷Copyright©博看网 . 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引言纤维混凝土是指在混凝土中掺入纤维来满足混凝土多样化性能要求[1-3]。

随着近年来建筑行业的迅速发展，对特殊性能混凝土的要求及需求不断提高，掺加纤维作为一种技术手段，逐步应用于桥梁、水利、市政等行业的工程建设中，改善或强化混凝土性能[4-5]，解决工程设计与施工的难题。

现在市场上纤维的种类很多，相比于传统的钢纤维、聚丙烯粗纤维等，玄武岩纤维凭借其自身材料特性的优势，与混凝土具有良好的适应性，并且在混凝土高温稳定性、耐久性、弹性模量、抗拉性能等方面具有显著优势[6-7]。

目前，在不同的工程中，基于不同的原材料，对纤维混凝土的力学性能、耐久性能等均有较多研究，贺正波等[8]对玄武岩纤维单轴受压破坏过程进行有限元模拟，分析了纤维掺量对抗压强度的提高效果，并从裂纹扩展机理证明了纤维对混凝土韧性的改善。

但现研究中对使用同种原材料不同种纤维的混凝土性能对比研究却较少。

本文通过改变玄武岩纤维掺量，了解玄武岩纤维掺量的变化对混凝土性能的影响；在此基础上，对同一组混凝土配合比，分别掺加玄武岩纤维、钢纤维、聚丙烯纤维，对不同种纤维的使用效果进行力学性能、耐久性能对比，分析不同种类纤维对混凝土性能的影响，为不同工程中纤维的选择与使用提供技术参考。

1、材料与方法1.1 试验材料纤维混凝土的组成材料包括胶凝材料、骨料、水、外加剂和纤维。

胶凝材料使用水泥和粉煤灰，其中水泥使用河南省太阳石集团水泥有限公司生产的P·O 42.5水泥，其密度为3.11g/cm3；粉煤灰使用平顶山姚孟电力有限公司生产的F类II级粉煤灰，其密度为2.24kg/m3；骨料包含粗、细骨料，其中细骨料使用济源五星砂厂生产的人工砂和天然砂，其表观密度为2.69g/cm3，以质量比8∶2进行混合；粗骨料使用洛阳市生产的5~20mm的人工碎石，其表观密度2.69g/cm3，由粒径为5~10mm和10~20mm人工碎石以质量比5∶5混合而成；减水剂使用中国水电十一局有限公司混凝土外加剂厂生产的SN-JG缓凝型高性能减水剂；拌合用水使用自来水，其密度取1.00g/cm3。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构有限元分析研究钢筋混凝土结构是当今建筑结构中最常见的一种结构形式，其具有良好的承载能力、抗震性能和耐久性。

在设计和施工过程中，通过有限元分析工具可以对钢筋混凝土结构进行详细的工程分析和模拟，分析结构的受力性能、应力分布等关键参数，为结构设计和优化提供科学依据。

ANSYS是一种基于有限元法的工程仿真分析软件，广泛应用于工程领域。

在钢筋混凝土结构有限元分析中，ANSYS可以模拟和计算结构在不同荷载和边界条件下的响应，从而评估结构的稳定性和安全性。

首先，在有限元分析中，需要构建一个准确的结构模型。

首先，根据实际结构图纸，使用计算机辅助设计软件绘制出结构的几何模型，并导入到ANSYS软件中。

然后，根据结构的材料特性和截面形状，定义合适的材料模型和单元类型，并进行网格划分。

钢筋混凝土结构常使用梁单元和壳单元进行分析建模，其中梁单元用于模拟梁、柱等构件，壳单元用于模拟板、墙等构件。

其次，进行结构的加载和分析。

在ANSYS中，可以设置各种静力或动力加载条件，例如自重、活载、风荷载、地震荷载等。

对于钢筋混凝土结构，还需要考虑材料的非线性特性，例如混凝土和钢筋的应力-应变关系，以及混凝土的损伤模型和破坏准则等。

在加载过程中，ANSYS会通过有限元方法对结构的应力分布、位移响应、变形情况等进行计算和分析。

根据计算结果，可以获取结构在不同加载情况下的应力应变分布图、位移云图等。

最后，进行结构的评估和优化。

通过有限元分析，可以评估结构在设计荷载下的整体稳定性和安全性，包括关键构件的承载能力、变形情况等。

如果结构不满足要求，可以通过修改材料参数、截面尺寸等优化结构设计，再次进行分析。

由于ANSYS具有强大的计算能力和灵活的模拟功能，可以对不同设计方案进行比较，从而找到最优的结构方案。

总之，基于ANSYS的钢筋混凝土结构有限元分析研究可以提供结构设计和优化的科学依据，增强结构的安全性和经济性。

ANSYS 分析碳纤维加固损伤钢筋混凝土梁倪国葳;李晓庆【摘要】Taking advantage of finite element software ,this paper builds nonlinear finite element model in order to analyze test beam logically .This paper focuses on the bearing capacity of damaged beams with different reinforce-ment.The results of finite element analysis are contrast to experimental value ,research shows that CFRP can be very good to improve the bearing capacity of damaged structure ,and analyzes the effect of different reinforcement ratios on strengthened beams .%针对试验梁[1]，利用ANSYS软件，建立有限元模型并对其进行分析。

主要对不同配筋率的损伤梁的抗弯承载力进行分析。

将有限元分析结果与试验值进行对比，研究发现，CFRP能够很好的提高损伤结构的承载力，并分析不同配筋率对加固梁的影响。

【期刊名称】《河北联合大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P97-101)【关键词】CFRP;加固;损伤;钢筋混凝土梁;有限元【作者】倪国葳;李晓庆【作者单位】河北联合大学建筑工程学院，河北唐山 063009; 天津大学，天津300072;河北联合大学建筑工程学院，河北唐山 063009【正文语种】中文【中图分类】TU375.1随着我国经济的发展，国内建筑业日渐繁荣，与之同时，对混凝土结构加固的重要性［2］也日益凸显。

公路 2009年7月 第7期 HIG HW A Y Jul 2009 No 7 文章编号:0451-0712(2009)07-0159-03 中图分类号:U443 321 文献标识码:B基于AN SYS的梁结构有限元分析王中要,郭秀文(河南省新开元路桥工程咨询有限公司 郑州市 450016)摘 要:在桥梁结构中,固支梁结构是最常用的结构。

利用大型有限元分析软件AN SY S10 0对固支梁受集中载荷工况时进行有限元分析,通过分析比较在横截面积相同的情况下,不同宽高比矩形截面与工字形截面梁的变形及应力变化情况,通过比较得出在截面积相同的情况下,宽高比决定了梁的刚度和强度,同时得出工字形截面梁比矩形截面梁的强度和刚度更好。

此研究为优化桥梁设计,节省工程材料提供方法和参考。

关键词:桥梁;梁结构;有限元分析;结构;应力梁结构是工程上一种较为常用的结构,尤其在道路桥梁、建筑设计中更是常见[1]。

随着材料科学和桥梁施工工艺的发展,现代桥梁结构向大跨径、轻型化和柔性化方向发展,这就对桥梁的结构设计提出了更高的要求,需要对桥梁结构的各种力学性能进行计算与分析,如静力特性、强度、刚度与变形等[2]。

随着计算机技术和计算方法的发展,用数值分析的方法进行此类问题的计算,可以节省大量的时间[3,4]。

目前最为有效的数值方法是有限元法[5]。

ANSYS是大型通用有限元软件,被广泛地应用于房屋、桥梁、大坝、隧道以及地下建筑物等工程,它具有强大的前后处理及计算分析能力[6,7]。

文中运用ANSYS10 0对固支梁受集中载荷工况时进行有限元分析,得到了固支梁在受到集中载荷时,梁的变形情况及应力分布。

在分析过程中,比较相同截面面积,不同截面形状的梁在受到相同载荷时的强度和刚度变化。

在对梁结构设计的过程中,如何在满足使用要求的情况下,使得梁的体积最小、材料最省和最有重要的经济意义。

1 有限元模型1 1 分析工况分析模型中悬臂梁两端固支,梁中间受竖向集中载荷作用,其示意图如图1所示,集中截荷大小为500N,梁长度为2m。