ANSYS中混凝土的计算问题

基于ANSYS的大体积混凝土的水化热模拟研究一、概览话说这大家伙儿混凝土，可是咱们建筑行业里头的顶梁柱呢！它不仅结实耐用，而且造型多样，满足了咱们各种建筑需求。

然而混凝土的诞生可不是一蹴而就的，它是经过无数科学家和工程师的努力研究、实验、改进才逐渐发展起来的。

这其中大体积混凝土作为一种特殊的混凝土形式，因其施工难度大、质量要求高等特点，一直是建筑工程领域的研究热点。

那么大体积混凝土的水化热问题又是个啥情况呢？别着急接下来咱就来详细说说这个话题。

1.1 研究背景和意义随着社会的发展和科技的进步，大体积混凝土在建筑领域的应用越来越广泛。

然而大体积混凝土的水化热问题一直是困扰工程界的一个难题。

水化热是指水泥与水反应产生的热量，这种热量在一定程度上会影响混凝土的性能和使用寿命。

因此研究大体积混凝土的水化热规律，对于提高混凝土结构的抗裂性、耐久性和安全性具有重要意义。

ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以模拟各种物理现象和过程。

利用ANSYS对大体积混凝土的水化热进行模拟研究，可以更直观地了解其内部发生的热力学过程，为实际工程提供有力的理论支持。

此外这种方法还可以避免因现场条件限制而导致的实际试验结果与理论预测之间的误差，提高工程质量。

1.2 国内外研究现状嗨，亲爱的读者朋友们！让我来和大家分享一下关于大体积混凝土的水化热模拟研究的最新进展。

你知道吗这个课题在国内外的研究现状中一直备受关注，研究成果也是五花八门，各有千秋。

首先让我们看看国内的研究现状，近年来随着科技的发展和社会需求的变化，大体积混凝土的应用越来越广泛。

然而其水化热效应如何，能否通过模拟进行预测，一直是困扰我们的难题。

国内的一些学者们对此进行了深入研究，提出了一系列的观点和方法，为我们理解和利用大体积混凝土提供了新的视角。

然后我们再来看看国外的研究情况，由于文化背景和科研环境的不同，国外的研究风格和方法也有所不同。

一些国外的研究者更倾向于直接实验验证，他们设计了各种实验方案，通过对比实验结果来分析大体积混凝土的水化热效应。

ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术在大型混凝土结构建设的过程中，温度场分析对保障混凝土结构的安全性至关重要。

ANSYS作为工程领域中常用的数值模拟工具，能够对混凝土温度场进行准确的计算，为混凝土结构的设计和施工提供科学依据。

但是，对于大体积混凝土的温度场计算，存在一些关键技术需要考虑，下面将进行详细介绍。

1. 混凝土的物理性质混凝土的物理性质是温度场模拟中的关键因素之一。

混凝土在浇筑后的初凝期、成型期、硬化期、老化期等各个阶段的物理性质都存在巨大的变化。

因此，在进行混凝土的温度场计算前，需要准确地测量混凝土在不同时间点的物理性质，如热导率、比热容、密度等。

2. 热源的模拟混凝土的温度场计算需要考虑混凝土内部的各种热源对温度场的影响。

建筑中的热源包括太阳辐射、室内外温度差、人体热辐射等，需要对这些热源进行准确的模拟。

3. 初始条件的设置混凝土温度场计算的初始条件设置直接影响计算结果的准确性。

混凝土在浇筑后的初始温度值、初始变形状态的设置等都需要进行准确、合理的处理。

4. 传热模型的选择对于大体积混凝土的温度场计算，需要选择合适的传热模型。

传热模型可以根据混凝土的物理性质和热源的模拟情况，选择适用于不同情况下的传热模型，如动态传热模型、静态传热模型等。

5. 计算方法的选择针对大体积混凝土温度场的计算，需要选择合适的计算方法。

常用的方法有有限元法、有限差分法等，需要根据混凝土内部温度场、变形场等的变化情况，选择合适的计算方法。

6. 数值模拟使用ANSYS进行混凝土温度场计算，需要进行数值模拟。

数值模拟是对真实物理系统的数学模拟，通过建立数学模型，利用计算机运算获得物理系统的各种行为特性，如温度场、应力场、变形场等。

7. 计算结果的验证在进行混凝土温度场计算后，需要对计算结果进行验证。

验证结果通常采用实验测试的方式进行验证，如温度测试、原位应力测试、变形测试等。

，针对大体积混凝土温度场计算，需要考虑混凝土的物理性质、热源模拟、初始条件设置、传热模型选择、计算方法选择、数值模拟和计算结果验证等方面的关键技术，以保证计算结果的准确性和可靠性。

0 前言利用ANSYS分析钢筋混凝土结构时，其有限元模型主要有分离式和整体式两种模型。

这里结合钢筋混凝土材料的工作特性，从模型建立到非线性计算再到结果分析的全过程讲述了利用ANSYS进行钢筋混凝土结构分析的方法与技巧，并以钢筋混凝土简支梁为例，采用分离式有限元模型，说明其具体应用。

1 单元选取与材料性质1. 1 混凝土单元ANSYS中提供了上百种计算单元类型,其中Solid65单元是专门用于模拟混凝土材料的三维实体单元。

该单元是八节点六面体单元,每个节点具有三个方向的自由度( UX , UY , UZ) 。

在普通八节点线弹性单元Solid45 的基础上,该单元增加了针对于混凝土的材性参数和组合式钢筋模型,可以综合考虑包括塑性和徐变引起的材料非线性、大位移引起的几何非线性、混凝土开裂和压碎引起的非线性等多种混凝土的材料特性。

使用Solid65 单元时,一般需要为其提供如下数据:1)、实常数(Real Constants) :定义弥散在混凝土中的最多三种钢筋的材料属性,配筋率和配筋角度。

对于墙板等配筋较密集且均匀的构件,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。

如果采用分离式配筋,那么此处则不需要填写钢筋实常数。

2)、材料模型(Material Model) :在输入钢筋和混凝土的非线性材料属性之前,首先必须定义钢筋和混凝土材料在线弹性阶段分析所需的基本材料信息,如:弹性模量,泊松比和密度。

3)、数据表(Data Table) :利用数据表进一步定义钢筋和混凝土的本构关系。

对于钢筋材料,一般只需要给定一个应力应变关系的数据表就可以了,譬如双折线等强硬化(bilinear isotropic hardening)或随动硬化模型( kinematic hardening plasticity)等。

而对于混凝土模型,除需要定义混凝土的本构关系外,还需要定义混凝土材料的破坏准则。

在ANSYS中,常用于定义混凝土本构关系的模型有:1)多线性等效强化模型(Multilinear isotropic hardening plas2ticity ,MISO模型)，MISO模型可包括20条不同温度曲线，每条曲线可以有最多100个不同的应力-应变点;2)多线性随动强化模型(Multilinear kinematic hardening plas2ticity ,MKIN 模型)，MKIN 模型最多允许5个应力-应变数据点;3)Drucker2Prager plasticity(DP)模型。

ansys 钢筋混凝土建模Ansys 钢筋混凝土建模在现代工程领域中，钢筋混凝土结构的应用极为广泛，从高楼大厦到桥梁隧道，从水利设施到工业厂房，无一不见其身影。

为了确保这些结构的安全性、可靠性和经济性，对其进行准确的力学分析至关重要。

Ansys 作为一款功能强大的有限元分析软件，为钢筋混凝土建模提供了高效且精确的解决方案。

钢筋混凝土是一种由钢筋和混凝土两种材料共同作用的复合材料。

混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度较低；而钢筋则具有良好的抗拉性能。

在实际结构中，两者协同工作，共同承受外力。

因此，在Ansys 中进行钢筋混凝土建模时，需要准确地模拟这两种材料的特性以及它们之间的相互作用。

首先，我们来谈谈混凝土的建模。

在 Ansys 中，混凝土通常可以采用实体单元进行模拟。

对于混凝土的本构关系，我们可以选择合适的模型，如经典的混凝土损伤塑性模型（Concrete Damaged Plasticity Model）。

这个模型能够较好地考虑混凝土在受压和受拉时的非线性行为，包括混凝土的开裂、压碎等现象。

在定义混凝土的材料参数时，需要输入诸如弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度等参数。

这些参数的准确取值对于模型的准确性至关重要。

一般来说，可以通过实验测试或者参考相关的规范和标准来获取这些参数。

接下来是钢筋的建模。

钢筋在 Ansys 中有多种建模方法，常见的有两种：一种是使用杆单元（Link Element）来模拟钢筋，另一种是将钢筋嵌入到混凝土实体单元中（Embedded Element）。

使用杆单元模拟钢筋时，需要定义钢筋的截面积、弹性模量、屈服强度等参数。

这种方法计算效率较高，但对于钢筋与混凝土之间的粘结滑移行为模拟不够精确。

将钢筋嵌入到混凝土实体单元中的方法能够更准确地考虑钢筋与混凝土之间的相互作用，但计算量相对较大。

在这种方法中，需要确保钢筋单元与混凝土单元之间的节点协调。

在钢筋混凝土建模中，还需要考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移。

发信人: rubors (宝马), 信区: FEA标题: 混凝土单元的应用（solid65）[转载]发信站: 同舟共济站(2002年09月08日17:16:34 星期天), 站内信件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)。

在土木工程结构中，最为常用的一种结构形式就是钢筋混凝土结构，在各类房屋、水坝、桥梁、道路中都有广泛应用。

ANSYS软件提供了专门的钢筋混凝土单元和材料模型。

本算例将介绍ANSYS软件分析混凝土一些基本应用。

(1) 首先建立有限元模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对混凝土的单元类型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应力软化行为，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Preprocessor-> 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，即这类实参数是素混凝土的配筋情况。

(4) 再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积配筋率为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，包括弹性模量和泊松比；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-> MaterialModels，在Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural-> Linear -> Elastic-> Isotropic，输入弹性模量和泊松比分别为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。