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第 2O卷第 4期 华 中 科 技 大 学 学 报 (城市科学版 ) Vo1.20No.4
2003年 12月 J.0fHUST. (UrbanScienceEdition) Dec.2003
ANSYS在预应力钢筋混凝土结构
非线性分析 中的应用
张耀庭 邱继生
(1.华 中科技大学 土木工程与力学学 院,湖北 武汉 430074;
2.西安科技大学 建筑与土木工程学院.陕西 西安 710054)
摘 要 :介绍 了ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析 中的应用 ,对一些 问题进行 了讨论并给 出了相应
的意见和建议 .最后对 5根体外预应力混凝 土梁进行非线性分析 ,并将 ANSYS计算值与实测值进行 比较 ,结
果表 明该方法精度较高 ,为模拟钢筋混凝土结构 的受力性能提供 了新 的方法和途径 .
关键词 :钢筋混凝土结构 ; 非线性分析 ; 体外预应力
中图分类号 :TU378 文献标识码 ;A 文章编号 :1000—5730(2003)04—0020—04
有 限元法[1.23是在连续体力学领域应用 的一 次 曲线+水平直线段及二次 曲线 +下降直线段
种数值分析方法.ANSYS[2是 由美 国 ANSYS公 等 ,此外还有在试验 中实测 的应力一应变 曲线.在
司开发 的用于微机平 台的大型有 限元分析软件. ANSYS计算 中可 以根据实际情况采用合适 的曲
其功能强大 ,已扩展 到航空 、航 天 、电子 、汽车 、土 线 ,为便于程序 收敛可采用二次 曲线 +水平直线
木工程等各领域 3【].近年来 ,ANSYS逐步在土 段 的形式 ,其应力应变关系为
木工程 [6 中得 到应用 .将 ANSYS应用于钢筋混 0≤e≤eo —fo[2e/eo一(e/e0)。]; (1)
凝土 结构 的分析 时 ,在 弹性及线弹性 阶段一般可 eo≤e≤ ec : /, (2)
取得满意 的结果 ,但考虑材料 的非线性时,结果 出 式 中,e为混凝土 的应变 ;e。为相应于棱柱体抗压
入较大.因此 ,作者探讨用 ANSYS对钢筋混凝土 强度时 的混凝土压应变 ,取 0.002;ec为混凝土 的
结构进行非线性分析的方法. 极 限压应变 ,取 0.0033;为混凝土 的应力 ;fc为
混凝土棱柱体 的抗压 强度设计值 .其应力应变关
1 材料单元及本构 关 系的选择 系如 图 1.
结构 的非线性包括材料非线性 、几何非线性
和状态非线性.由于钢筋和混凝土都是弹塑性材
料 ,因此混凝土结构非线性分析 中最常见 的是材
料 的非线性.ANSYS中有很 多种单元类 型 ,但 只
有 Solid65能模拟混凝土 的性质 ,因此采用 8结
点 的 3D—Solid65单元可 以进 行塑性 、蠕变 、应力
刚化 、大变形和大应变 的分析.钢筋可 以采用 3D—
Iink8单元来模拟.
图 1 混 凝 土本 构 关 系
混凝土是弹塑性材料 ,因此需考虑其非线形 .
在分析计算 中,通 常把钢筋应力一应变 曲线简
当定 义 了 tb,concr及 matnum 后 ,仅 仅是定 义 了
化成双折线形式 ,因此在 ANSYS分析 中使用经
混凝土 的 w—w 破坏准则 ,混凝土在开裂和压碎
典的双线性 随动强化 (BKIN),其包括弹性斜率和
前均为线性 的应力应变关系 ,开裂和压碎后采用
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