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工程设计GO N GC H E N GS H E J I付永强,等:预应力混凝土结构施加预应力的Ansys 模拟784 《工程与建设》 2008年第22卷第6期收稿日期:2008209209;修改日期:2008209224作者简介:付永强(1982-),男,山东滨州人,合肥工业大学硕士生,助理工程师;胡 成(1965-),男,安徽休宁人,博士,合肥工业大学副教授.预应力混凝土结构施加预应力的Ansys 模拟付永强1, 张小水2, 胡 成1(1.合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;2.山东省滨州市建筑设计研究院,山东滨州 256613)摘 要:文章介绍了在Ansys 中进行预应力混凝土结构分析时的两种建模方法,如何实现对预应力结构施加预应力以及如何处理计算过程中的预应力损失;通过算例说明了曲线预应力筋定位和初始应变扩大系数K 的确定方法。
关键词:Ansys 预应力;初始应变扩大系数K ;生死单元;预应力损失中图分类号:TU378.1 文献标识码:A 文章编号:167325781(2008)06207842030 引 言当今,预应力混凝土结构应用十分广泛,预应力的施加使得其力学性能更加复杂。
Ansys 是进行结构有限元分析的有效工具,它有着大量的单元可供选择,并具有非常完备强大的前处理和后处理功能,可用于预应力混凝土结构的计算分析。
当用Ansys 对预应力结构进行分析时,如何施加预应力以及如何考虑预应力的损失就显得特别重要[1]。
1 两种建模方法在有限元分析中,预应力混凝土结构有两种分析方法:等效荷载法和实体力筋法。
(1)等效荷载法。
该方法用一组“等效荷载”替代预应力筋的作用施加到结构上,因此进行结构分析时对单元基本上没有限制。
等效荷载法的优点是建模简单,不必考虑预应力筋的具体位置,网格划分简单。
(2)实体力筋法。
该方法对预应力混凝土结构的应力分析能够更为精确地模拟,在力学模型上有3种分析方法:实体切分法、节点耦合法和约束方程法。
预应⼒混凝⼟结构ANSYS分析实例1.命令流：!预应⼒简⽀梁弹性分析---实体切分法FINISH/CLEAR/PREP7!0.定义变量EMST=1.95E5AS=139TF=180E3 !⼒筋弹性模量、⾯积、张拉⼒、⼒筋质量密度DENSS=7921E-12EMCOM=3.45E4DENSC=2300E-12 !混凝⼟弹性模量和质量密度R0=9000B=150H=200 !曲线半径、梁宽、梁⾼、⼒筋关键点位置D0=40DD=200-2*D0SPANL=3000 !⼒筋最⾼最低点距离、跨度D1=(39-3*SQRT(29))/35*DD-D0 !切线交点到梁底的距离（考虑与半径、跨度关系）!1.定义单元与材料属性ET,1,SOLID95ET,2,LINK8MP,EX,1,EMCOMMP,PRXY,1,0.2MP,DENS,1,DENSCMP,EX,2,EMSTMP,PRXY,2,0.3MP,DENS,2,DENSSR,1R,2,AS,TF/(EMST*AS)*1.0271!2.切分体形成⼒筋线BLC4,,,B,H,SPANLLSEL,NONEK,9,-10,H-D0K,10,-10,-D1,SPANL/2L,9,10L,10,11LFILLT,13,14,R0K,14,B+10,H-D0L,9,14ADRAG,13,,,,,,14 LSEL,ALLVSBA,1,7WPCS,-1WPOFF,B/2 WPROTA,,,90 VSBW,ALLWPCS,-1 WPOFF,,,SPANL/2 VSBW,ALLWPCS,-1!3.划分⽹格LSEL,S,LOC,X,B/2 LSEL,U,LOC,Z,0 LSEL,U,LOC,Z,SPANL/2 LSEL,U,LOC,Z,SPANL LSEL,U,LOC,Y,0 LSEL,U,LOC,Y,H LATT,2,2,2LESIZE,ALL,40 LMESH,ALLESIZE,40V A TT,1,1,1 MSHAPE,0 MSHKEY,1VMESH,ALL ALLSEL,ALL!约束、加载、求解LSEL,S,LOC,Y,0 LSEL,R,LOC,Z,0DL,ALL,,UYLSEL,S,LOC,Y,0 LSEL,R,LOC,Z,3000 DL,ALL,,UYDK,KP(0,0,0),UX,,,,UZ DK,KP(0,0,3000),UX/SOLUACEL,,9800SOLVEFINISH!查看结果/POST1PLDISP,1ETABLE,SIGS,LS,1PLLS,SIGS,SIGS,1ETABLE,SIGS,U,YPLLS,SIGS,SIGS,1PATH,KZHX,2PPATH,1,,0,0,SPANL/2PDEF,SIGC,S,ZPLPATH,SIGCPATH,KZSX,2PPATH,1,,B/2,0,SPANL/2 PPATH,2,,B/2,H,SPANL/2 PDEF,SIGC,S,ZPLPATH,SIGC2.计算模型及结果图1 预应⼒混凝⼟梁有限元计算模型图2 预应⼒钢筋的有限元计算模型图3 变形图图4 梁在Y轴⽅向的位移图图5 梁顶横向应⼒分布图6 梁⾼⽅向上的应⼒分布。
《铜陵学院学报》２００７年第６期摘要：本文介绍了在通用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ中施加预应力的两种方式：分离式和整体式。
对整体式详细讨论了建立有限元模型的两种方法：实体分割法和独立建模耦合法。
应用整体式施加预应力和独立建模耦合法建立了变截面无粘结部分预应力混凝土梁有限元模型，分析了其受力全过程。
结合实测数据，对计算所得荷载———挠度曲线、截面应变及混凝土应力进行了对比，通过对比可知误差在５％以内，从而验证了方法的可行性和适用性。
关键词：预应力；公路桥；无粘结；有限单元法中图分类号：ＴＵ３７８．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－０５４７（２００７）０６－００６８－０３收稿日期：２００７－０９－１２作者简介：肖红菊（１９８０－），女，湖北荆州人，铜陵学院土木工程系教师，硕士研究生，主要从事结构工程的理论和数值分析。
１．概述无粘结部分预应力混凝土结构由于其工作性能良好，施工方便，经济合理，近年来已广泛应用于许多领域，特别是大跨度的建筑结构和桥梁结构。
由于无粘结筋仅与梁的整体变形协调，而在截面内无粘结筋和混凝土应变不相容，因此这种结构现在还没有成熟的理论和计算公式［１～２］，并且现有的理论和公式往往是建立在大量的实验基础之上。
由于结构实验大多以小梁为主，同时实验梁的数量、形式以及材料都很难反映施工时的真实情况，这就影响了试验所要达到的目的。
近年来随着计算机的迅速发展，数值分析方法日益完善，利用有限元分析方法进行结构分析日益被工程界所接受［３～４］，并且许多大型有限元软件强大的前、后处理也给人们对结构进行有限元分析提供了方便。
该文利用通用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对一变截面无粘结部分预应力混凝土公路桥进行数值模拟分析，并与实测数据进行了对比。
２．预应力的施加［５］［６］在ＡＮＳＹＳ中对预应力钢筋混凝土的分析方式主要有两种：分离式和整体式。
分离式就是将混凝土和预应力筋的作用分别考虑，以荷载的形式取代预应力钢筋的作用，如等效荷载法。
基于ANSYS Workbench的预应力混凝土结构开裂分析摘要：为研究裂缝宽度及深度对预应力混凝土箱梁结构受力性能的影响，采用分布裂缝模型，通过SolidWorks软件建立实体模型，利用ANSYS Workbench软件划分网格、添加动静荷载并采用降温法实现预应力加载，完成对实际桥梁进行有限元的分析计算，结果表明不同程度开裂对结构受力有一定影响，但不会对其结构极限承载能力和刚度造成严重损失。
关键词：预应力混凝土裂缝受力性能 ANSYS Workbench SolidWorks1、概述20世纪30年代以来，预应力混凝土结构在桥梁、大型建筑和水工结构等土木工程中得到了大量、广泛的应用。
统计资料表明[1]：近20年来，我国所建混凝土桥梁中，75％以上采用的是预应力混凝土结构。
然而，由于设计、施工和运营管理等方面的不足和缺陷，在役的许多预应力混凝土连续箱梁结构都存在不同形式的裂缝，这些裂缝的存在对结构的安全性、耐久性和正常使用产生了十分不利的影响[2]。
裂缝的出现引起周围钢筋和混凝土受力的变化，结构产生变形，刚度下降，从而导致内力重分布的现象。
由于分布裂缝模型将单个裂缝连续化，不需要改变有限元网格划分，适用于有限元分析并且接近于工程实际情况，文中采用该模型进行分析。
2、结构有限元分析方法2.1结构建模方法此次建模过程中，采用SolidWorks软件构造出结构的各部分的零件图，然后通过配合的方式生成整体结构的装配体文件。
裂缝可以由单独零件切割掉部分结构之后装配而成，从而构建出预应力混凝土结构有限元分析的全桥模型。
2.2结构分析方法通过SolidWorks和ANSYS Workbench的无缝链接，将生成的结构装配体文件直接导入Workbench中，划分网格、添加荷载和控制截面，进行实际的结构受力分析，可以得到直接得到实体单元的应力和应变结果。
在ANSYS中对预应力钢筋混凝土采用整体式的分析方法，将混凝土和钢筋的作用一起考虑，其原理如下：（1）式中，T为预应力钢筋单元的降温量；Ny为有效预应力；α为热膨胀系数；Ay为预应力筋面积。
基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究一、研究背景混凝土作为建筑材料中的重要组成部分，其受力分析模拟研究对于保证建筑结构的稳定性和安全性具有重要意义。
ANSYS是一款常用的有限元分析软件，可以用于对混凝土结构进行受力分析模拟研究。
二、研究目的本研究旨在利用ANSYS软件对混凝土结构进行受力分析模拟研究，探究混凝土的受力特性及其对结构安全性的影响，为混凝土结构的设计及安全评估提供理论依据。
三、研究内容1. 混凝土受力特性分析通过ANSYS软件建立混凝土结构模型，对不同荷载情况下混凝土的应力应变特性进行分析。
根据分析结果，探究混凝土的受力特性和力学性能。
2. 混凝土结构的强度分析利用ANSYS软件对混凝土结构进行强度分析，分析混凝土结构在不同荷载作用下的破坏模式和破坏机理。
根据分析结果，评估混凝土结构的强度和稳定性。
3. 混凝土结构的变形分析通过ANSYS软件对混凝土结构进行变形分析，研究混凝土结构在荷载作用下的变形规律和变形程度。
根据分析结果，评估混凝土结构的变形性能和变形对结构安全性的影响。
4. 混凝土结构的疲劳分析通过ANSYS软件对混凝土结构进行疲劳分析，探究混凝土结构在长期荷载作用下的疲劳性能和疲劳寿命。
根据分析结果，评估混凝土结构的疲劳强度和耐久性。
四、研究方法1. 建立混凝土结构模型利用ANSYS软件建立混凝土结构模型。
根据实际情况，选择适当的材料参数、截面形状和节点数量等，建立混凝土结构有限元模型。
2. 施加荷载根据研究目的，选择适当的荷载方案，施加荷载到混凝土结构上，模拟不同荷载情况下混凝土结构的受力状态。
3. 分析结果处理根据ANSYS软件分析结果，对混凝土结构的应力应变、强度、变形和疲劳等特性进行分析，得出相应的结论和结构设计建议。
五、研究结果1. 混凝土受力特性分析结果通过ANSYS软件对混凝土结构进行受力分析模拟，得出混凝土的应力应变特性曲线。
分析结果表明，混凝土的应力应变特性呈现出良好的非线性特性，具有较好的抗压和抗拉性能。
基于ANSYS的混凝土受力分析模拟研究一、研究背景混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其特性是具有良好的耐久性和承载能力。
混凝土结构的设计与施工过程中，需要进行受力分析，以保证结构的安全性和稳定性。
基于ANSYS的混凝土受力分析模拟技术，可以通过计算机模拟实验的方式，更加精确地分析混凝土结构的受力情况，提高设计和施工的效率和质量。
二、研究目的本研究旨在通过基于ANSYS的混凝土受力分析模拟，探究混凝土结构在不同载荷下的受力情况，分析混凝土结构的强度和变形特性，为混凝土结构的设计和施工提供理论依据和参考。
三、研究方法本研究采用基于ANSYS的混凝土受力分析模拟技术，通过建立模型、设置材料参数、施加载荷等步骤，进行混凝土结构的受力分析模拟。
具体步骤如下：1.建立模型首先，需要根据实际情况建立混凝土结构的三维模型，包括结构的几何形状、尺寸和材料属性等。
可以通过CAD软件进行建模，生成.STEP或.STL格式的模型文件。
2.设置材料参数其次，需要设置混凝土材料的物理参数，包括弹性模量、泊松比、密度、极限抗压强度、极限抗拉强度等。
这些参数可以通过实验或文献资料得到。
3.施加载荷然后，需要根据实际情况设置载荷类型、大小和方向等参数。
载荷可以是静态或动态，可以是单向或多向的。
可以通过ANSYS软件中的载荷模块进行设置。
4.运行模拟最后，将设置好的模型、材料参数和载荷参数导入到ANSYS软件中，进行模拟分析。
可以通过ANSYS中的计算模块进行求解。
四、研究内容1.混凝土结构的受力分析模拟通过基于ANSYS的混凝土受力分析模拟技术，可以模拟混凝土结构在不同载荷下的受力情况。
可以计算混凝土结构的应力、应变、位移等参数，分析混凝土结构的强度和变形特性。
2.混凝土结构的强度分析在混凝土结构的受力分析模拟中，可以计算混凝土结构在承受载荷时的极限抗压强度、极限抗拉强度、屈服强度等参数。
通过比较不同载荷下的极限强度值，可以确定混凝土结构的强度等级。
钢筋混凝土桥梁在运营荷载下疲劳失效过程数值模拟的开
题报告
一、选题背景
钢筋混凝土桥梁作为现代交通建筑的重要组成部分，被广泛应用于国家的各个地方。
在其使用过程中，由于长期重复的荷载作用，桥梁会受到疲劳失效的影响，从而导致桥梁的安全性能不断下降。
因此，对钢筋混凝土桥梁进行疲劳失效过程数值模拟研究，对于改善桥梁的设计和维修具有重要意义。
二、研究目的和意义
针对现代交通建筑中钢筋混凝土桥梁的疲劳失效问题，本研究旨在通过数值模拟分析疲劳失效过程，并探讨其疲劳寿命评估和加固救治手段，为今后钢筋混凝土桥梁的设计和维护提供有益的支持。
三、研究内容
本研究主要从以下几个方面展开：
1. 钢筋混凝土桥梁疲劳失效机理研究；
2. 桥梁使用荷载分析与疲劳荷载谱的建立；
3. 基于ANSYS软件的疲劳分析数值模拟；
4. 分析疲劳寿命评估和加固救治手段。
四、研究方法和步骤
本研究采用计算机数值模拟与实验相结合的方法，主要包括以下步骤：
1. 参考相关文献，了解钢筋混凝土桥梁的疲劳失效机理和研究现状；
2. 对桥梁使用荷载进行分析，建立疲劳荷载谱；
3. 基于ANSYS软件，建立钢筋混凝土桥梁的有限元模型，进行疲劳分析数值模拟；
4. 分析疲劳寿命评估和加固救治手段。
五、预期成果
1. 分析钢筋混凝土桥梁的疲劳失效机理；
2. 建立桥梁使用荷载的疲劳荷载谱；
3. 基于ANSYS软件的疲劳分析数值模拟；
4. 提出疲劳寿命评估和加固救治手段，为钢筋混凝土桥梁的设计和维护提供科学依据。
ANSYS二次开发技术及在预应力混凝土中的应用乔一乐;康晓亮;杨建【摘要】对ANSYS的二次开发技术作了简要介绍,采用ANSYS二次开发的循环迭代法对预应力混凝土结构进行精确模拟,正确的反映了预应力的施加和损失问题,并通过实例分析验证了该方法的有效性.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2014(040)003【总页数】3页(P50-51,120)【关键词】ANSYS软件;二次开发技术;预应力;循环迭代【作者】乔一乐;康晓亮;杨建【作者单位】华北水利水电大学,河南郑州450011;石家庄市滹沱河建设管理处,河北石家庄050800;华北水利水电大学,河南郑州450011【正文语种】中文【中图分类】TU378ANSYS作为一款大型CAE有限元分析软件，能够进行应力场、温度场、流场和电磁场的分析,具有完备的前、后处理功能,强大的求解器以及针对专业分析的二次开发技术,是解决庞大、复杂工程的一个十分有效的工具。
经过几十年的发展,ANSYS 在有限元软件领域占据了举足轻重的地位，被世界各工业领域广泛接受，成为全球众多专业技术协会认可的标准分析软件。
它不仅集成了多个模块而且还应用到众多领域,为这些领域的技术交流提供了强有力的平台。
基于此，用户可以很容易地实现对土木工程热点问题的处理，例如：预应力施加与计算、徐变、施工过程模拟、预应力筋配置计算、混凝土开裂和压碎计算等。
然而，传统的ANSYS模拟施加混凝土结构预应力的方法不能合理的考虑钢筋的刚度贡献和承载作用，又不能正确的反映钢筋的实际应力应变状态以及预应力损失等问题。
基于以上问题，本文提出应用ANSYS提供的二次开发技术对预应力混凝土结构进行精确模拟，并将其成功的应用到确定预应力简支梁设计应力中，为今后ANSYS 在预应力混凝土工程中的广泛应用奠定良好的基础，亦为开发和研制大型预应力混凝土结构提供了一种新的方法。
1)用户界面设计语言(UIDL)。
UIDL(User Interface Design Language)是ANSYS为用户进行程序界面设计而提供的一种专用语言。
