基于ANSYS的鋼筋混凝土梁非線性分析若干問題研究

高 麗,曾曉云,王 勇

(石河子大學水利建筑工程學院,新疆石河子832003)

0 前 言

1 非線性分析時應注意的若干問題

鋼筋混凝土是土木行業中應用最廣泛的工程材料,其性質復雜,材料非線性和幾何非線性同時存在。用傳統方法分析往往難度較大,而有限元方法在鋼筋混凝土非線性分析中顯示出越來越大的實用性和方便性。通過對鋼筋混凝土簡支梁的非線性有限元分析研究表明[1-3]:ANSYS計算結果基本能反映簡支梁荷載—位移關系、混凝土和鋼筋的應力發展過程、混凝土裂縫的形態及發展等性能,能較好地符合梁的受力機理;但在繁瑣的模擬分析過程中,如果模型建立不當,各種參數選項設置不合理,本構模型及屈服準則選取不當,則無法保證模擬結果的可靠性和正確性。因此,必須正確處理和解決上述若干問題,并根據實際情況反復多次調試,才能得出鋼筋混凝土結構的應力、變形、開裂、壓碎的正確結果。

1.1 關于模型

鋼筋混凝土有限元模型根據鋼筋的處理方式主要有分離式和整體式。整體式模型直接利用帶筋的SOLID65單元模擬,建模簡單,分析效率高,求解易于收斂,但所得的結果較粗略,不適用于鋼筋分布較不均勻的區域,且得到鋼筋內力比較困難。分離式模型是按照混凝土與鋼筋不同的力學性能,選擇不同的單元形式。利用空間桿單元LINK8或空間管單元PIPE20建立鋼筋模型,與混凝土單元SOLID65共用節點。其優點是可任意布置鋼筋并直觀獲得鋼筋內力,考慮了鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移的實際情況,所得結果較為真實可靠,但建模復雜,求解不易收斂;需要考慮共用節點的位置,容易出現應力集中的問題?！?br>