钢筋混凝土梁ansys分析附命令流.docx
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钢筋混凝土梁ansys分析附命令流
钢筋混凝土非线性分析2015大作业
上海交通大学陈明
1、参数选择
梁的截面宽度为200mm,上部配置2Φ8受压筋,混凝土的净保护层厚度为25mm(从纵向钢筋外边缘算起),箍筋两端区采用8@100的双肢箍,中间区取8@200双肢箍
1)梁的截面高度选300mm;
2)两加载间的距离选1000mm;
3)混凝土选C30;
4)纵向受拉钢筋配筋选
;
2、描述选用的有限元模型及单元的特点
采用ansys软件进行模拟计算,钢筋混凝土模型采用分离式模型,不考虑钢筋与混凝土之间的相对滑移。
混凝土采用solid65单元模拟,solid65用于模拟三维有钢筋或无钢筋的混凝土模型。
该单元能够计算拉裂和压碎。
在混凝土应用中,该单元的实体功能可以用于建立混凝土模型,同时,还可用加筋功能建立钢筋混凝土模型。
另外,该单元还可以应用于加强复合物和地质材料。
该单元由八个节点定义,每个节点有三个自由度:
节点坐标系的x,y,z方向的平动。
至多可以定义三种不同规格的钢筋。
钢筋单元采用link180单元模拟,link180是一个适用于各类工程应用的三维杆单元。
根据具体情况,该单元可以被看作桁架单元、索单元、链杆单元或弹簧单元等等。
本单元是一个轴向拉伸一压缩单元,每个节点有三个自由度:
节点坐标系的x,y,z方向的平动。
本单元是一种顶端铰接结构,不考虑单元弯曲。
本单元具有塑性、蠕变、旋转、大变形和大应变功能。
缺省时,当考虑大变形时任何分析中LINK180单元都包括应力刚化选项。
3、描述选用的混凝土与钢筋粘结滑移本构关系的具体形式、参数等。
钢筋的应力应变关系曲线
考虑到极限塑性应变最大值为0.01,钢筋本构模型采用多线性模型kinh,初始弹性模量为Es=200000Mpa,强化系数为0.001。
混凝土的应力应变关系曲线
混凝土选用各向同性的miso模型,当计入下降端时,程序报错,所以只取了前面的上升段,用5段折线模拟混凝土应力应变曲线。
不考虑混凝土与钢筋之间的相对滑移
4、迭代方法和收敛标准。
使用修正的Newton-Raphson迭代方法进行求解。
收敛标准采用位移来控制(cnvtol,u,,0.05,0,),将toler选项改成0.05来加速收敛。
计算时,程序将连续进行平衡迭代直到满足收敛准则,或者直到允许平衡迭代最大次数50次时停止迭代(neqit,50)。
5、画出解题的流程图
6、给出梁的应力云图、梁逐级加载的开裂图
梁的应力云图
Sub=15
Sub=16
Sub=17
Sub=18
钢筋应力云图
Sub=15
Sub=19
梁逐级加载的开裂图(第16子步开始开裂)
Sub=16
Sub=17
Sub=18
Sub=19
7、梁的荷载-跨中挠度曲线
8、ansys命令流
finish
/clear
/filname,beam
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参数输入
/prep7
pi=3.1415926
l=3100!
梁纵向长度
lp=1000!
荷载间距
w=200!
梁宽度
h=300!
梁深度
p=25!
保护层厚度
r_ps=4!
压筋半径
a_ps=0.25*pi*r_ps**2
r_ts=9!
拉筋半径
a_ts=0.25*pi*r_ts**2
r_gs=4!
箍筋半径
a_gs=0.25*pi*r_gs**2
fy=350e6!
钢筋屈服强度/mpa
q=1e6!
均布载荷/mpa
e0=2e9!
钢筋强化系数
ex_c=30e9!
混凝土杨氏模量
prxy_c=0.2!
混凝土泊松比
ex_ts=200e9!
拉筋杨氏模量
prxy_ts=0.27!
拉筋泊松比
ex_gs=210e9!
箍筋杨氏模量
prxy_sp=0.27!
箍筋泊松比
ex_sp=210e15!
垫板杨氏模量
prxy_sp=0.48!
垫板泊松比
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选择单元类型
et,1,solid65,,,,,,,1
keyopt,1,7,1
et,2,link180
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定义混凝土材料特性
mp,ex,1,ex_c
mp,prxy,1,prxy_c
tb,miso,1,,8
tbpt,,0.0001,3e6
tbpt,,0.0005,10.1907e6
tbpt,,0.001,15.8935e6
tbpt,,0.0015,19.1027e6
tbpt,,0.002,20.1e6
!
tbpt,,0.0025,19.3067e6
!
tbpt,,0.003,17.4327e6
!
tbpt,,0.0033,16.08e6
tb,concr,1
tbdata,,0.5,0.95,1.43e6,-1
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定义钢筋材料特性
mp,ex,2,ex_ts
mp,prxy,2,prxy_ts
tb,kinh,2,1,3
tbpt,,fy/ex_ts,fy
tbpt,,fy/ex_ts+0.1,350e6+e0*0.1
tbpt,,fy/ex_ts+0.1001,1000
mp,ex,3,ex_gs
mp,prxy,3,prxy_gs
tb,bkin,3,1,2,1
tbdata,,fy,E0
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定义垫板材料特性
mp,ex,4,ex_sp
mp,prxy,4,prxy_sb
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定义实常数
r,1,
r,2,a_ts
r,3,a_gs
r,4,a_ps
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建立几何模型
blc4,,,l,h,w
block,100,200,0,-h/10,0,w
block,l-200,l-100,0,-h/10,0,w
vglue,all
wpoffs,,,(p+r_ts/2)
vsbw,all
wpcsys,-1
wpoffs,,,w-(p+r_ts/2)
vsbw,all
wpcsys,-1
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切出箍筋位置
wprota,,,90
*do,i,1,11
wpoffs,,,100
vsbw,all
*enddo
wpoffs,,,50
*do,i,1,3
wpoffs,,,200
vsbw,all
*enddo
wpoffs,,,250
*do,i,1,11
vsbw,all
wpoffs,,,100
*enddo
wpcsys,-1
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切出支座位置
wprota,,,90
wpoffs,,,150
vsbw,all
wpcsys,-1
wprota,,,90
wpoffs,,,l-150
vsbw,all
wpcsys,-1
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切出纵向钢筋位置
wprota,,90
wpoffs,,,-(p+r_ts/2)
vsbw,all
wpoffs,,,-h+2*(p+r_ts/2)
vsbw,all
wpcsys,-1
vglue,all
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指定划分精度
elemsiz=w/4
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划分纵向钢筋并赋予属性
lsel,s,loc,y,p+r_ts/2
lsel,r,loc,z,p+r_ts/2
cm,ts1,line
latt,2,2,2
lesize,all,elemsiz
lsel,s,loc,y,p+r_ts/2
lsel,r,loc,z,w-(p+r_ts/2)
cm,ts2,line
latt,2,2,2
lesize,all,elemsiz
lsel,s,loc,y,h-(p+r_ts/2)
lsel,r,loc,z,p+r_ts/2
cm,ps1,line
latt,2,4,2
lesize,all,elemsiz
lsel,s,loc,y,h-(p+r_ts/2)
lsel,r,loc,z,w-(p+r_ts/2)
cm,ps2,line
latt,2,4,2
lesize,all,elemsiz
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划分箍筋并赋予属性
lsel,s,loc,z,(p+r_ts/2)
lsel,r,loc,y,h/2
lsel,u,loc,x,150
lsel,u,loc,x,l-150
lsel,u,loc,x,1050
lsel,u,loc,x,l-1050
cm,gs1,line
latt,3,3,2
lesize,all,elemsiz
lsel,s,loc,z,w-(p+r_ts/2)
lsel,r,loc,y,h/2
lsel,u,loc,x,150
lsel,u,loc,x,l-150
lsel,u,loc,x,1050
lsel,u,loc,x,l-1050
cm,gs2,line
latt,3,3,2
lesize,all,elemsiz
lsel,s,loc,y,p+r_ts/2
lsel,r,loc,z,w/2
lsel,u,loc,x,150
lsel,u,loc,x,l-150
lsel,u,loc,x,1050
lsel,u,loc,x,l-1050
cm,gs3,line
latt,3,3,2
lesize,all,elemsiz
lsel,s,loc,y,h-(p+r_ts/2)
lsel,r,loc,z,w/2
lsel,u,loc,x,150
lsel,u,loc,x,l-150
lsel,u,loc,x,1050
lsel,u,loc,x,l-1050
cm,gs4,line
latt,3,3,2
lesize,all,elemsiz
cmsel,s,ts1
cmsel,a,ts2
cmsel,a,ps1
cmsel,a,ps2
cmsel,a,gs1
cmsel,a,gs2
cmsel,a,gs3
cmsel,a,gs4
lmesh,all
lsel,all
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划分混凝土及垫板并赋予属性
vsel,s,loc,y,-h/20
vatt,4,,1
mshkey,1
esize,elesiz
vsel,all
vsel,u,loc,y,-h/20
vatt,1,,1
mshkey,1
esize,elesiz
vsel,all
vmesh,all
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施加荷载与约束
asel,s,loc,y,h
asel,r,loc,x,1000,1100
sfa,all,1,pres,q
asel,s,loc,y,h
asel,r,loc,x,2100,2200
sfa,all,1,pres,q
asel,all
sftran
lsel,s,loc,x,l-150
lsel,r,loc,y,-h/10
dl,all,,uy
lsel,s,loc,x,150
lsel,r,loc,y,-h/10
dl,all,,uy
dl,all,,ux
dl,all,,uz
lsel,all
dtran
asel,all
lsel,all
asel,all
vsel,all
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求解!
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/solu
antype,0!
静力分析
nlgeom,1!
打开几何大变形
nropt,modi!
用修正法进行求解
eqslv,spar,,0
nsubst,200,200,50,1
kbc,0!
使用线性荷载
cnvtol,u,,0.05,0,!
指定收敛值
neqit,50!
最大平衡迭代次数
outres,all,all
solve
finish
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- 钢筋混凝土 ansys 分析 命令