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1、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28受压筋，混凝土的净保护层厚度为25 mm（从纵向钢筋外边缘算起），箍筋两端区采用8100的双肢箍，中间区取8200 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
2、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
3、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
4、.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=15Sub=16Sub=17Sub=18钢筋应力云图Sub=15Sub=19梁逐级加载的开裂图（第16子步开始开裂）Sub=16Sub=17Sub=18Sub=197、梁的荷载跨中挠度曲线 8、ansys命令流finish/clear/filname,beam!参数输入/prep7pi=3.1415926l=3100 !梁纵向长度lp=1000 !荷载间距w=200 !梁宽度h=300
5、 !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*2fy=350e6 !钢筋屈服强度/mpaq=1e6 !均布载荷/mpae0=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=
6、0.48 !垫板泊松比!选择单元类型et,1,solid65,1keyopt,1,7,1et,2,link180!定义混凝土材料特性mp,ex,1,ex_cmp,prxy,1,prxy_ctb,miso,1,8tbpt,0.0001,3e6tbpt,0.0005,10.1907e6tbpt,0.001,15.8935e6tbpt,0.0015,19.1027e6tbpt,0.002,20.1e6!tbpt,0.0025,19.3067e6!tbpt,0.003,17.4327e6!tbpt,0.0033,16.08e6tb,concr,1tbdata,0.5,0.95,1.43e6,-1!定义
7、钢筋材料特性mp,ex,2,ex_tsmp,prxy,2,prxy_tstb,kinh,2,1,3tbpt,fy/ex_ts,fytbpt,fy/ex_ts+0.1,350e6+e0*0.1tbpt,fy/ex_ts+0.1001,1000mp,ex,3,ex_gsmp,prxy,3,prxy_gstb,bkin,3,1,2,1 tbdata,fy,E0!定义垫板材料特性mp,ex,4,ex_spmp,prxy,4,prxy_sb!定义实常数r,1,r,2,a_tsr,3,a_gsr,4,a_ps!建立几何模型blc4,l,h,wblock,100,200,0,-h/10,0,wblock,l
8、-200,l-100,0,-h/10,0,wvglue,allwpoffs,(p+r_ts/2)vsbw,allwpcsys,-1wpoffs,w-(p+r_ts/2)vsbw,allwpcsys,-1!切出箍筋位置wprota,90*do,i,1,11 wpoffs,100 vsbw,all*enddowpoffs,50*do,i,1,3 wpoffs,200 vsbw,all*enddowpoffs,250*do,i,1,11 vsbw,all wpoffs,100*enddowpcsys,-1!切出支座位置wprota,90wpoffs,150vsbw,allwpcsys,-1wprot
9、a,90wpoffs,l-150vsbw,allwpcsys,-1!切出纵向钢筋位置wprota,90wpoffs,-(p+r_ts/2)vsbw,allwpoffs,-h+2*(p+r_ts/2)vsbw,allwpcsys,-1vglue,all!指定划分精度elemsiz=w/4!划分纵向钢筋并赋予属性lsel,s,loc,y,p+r_ts/2lsel,r,loc,z,p+r_ts/2cm,ts1,linelatt,2,2,2lesize,all,elemsizlsel,s,loc,y,p+r_ts/2lsel,r,loc,z,w-(p+r_ts/2)cm,ts2,linelatt,2,
10、2,2lesize,all,elemsizlsel,s,loc,y,h-(p+r_ts/2)lsel,r,loc,z,p+r_ts/2cm,ps1,linelatt,2,4,2lesize,all,elemsizlsel,s,loc,y,h-(p+r_ts/2)lsel,r,loc,z,w-(p+r_ts/2)cm,ps2,linelatt,2,4,2lesize,all,elemsiz!划分箍筋并赋予属性lsel,s,loc,z,(p+r_ts/2)lsel,r,loc,y,h/2lsel,u,loc,x,150lsel,u,loc,x,l-150lsel,u,loc,x,1050lsel,
11、u,loc,x,l-1050cm,gs1,linelatt,3,3,2lesize,all,elemsizlsel,s,loc,z,w-(p+r_ts/2)lsel,r,loc,y,h/2lsel,u,loc,x,150lsel,u,loc,x,l-150lsel,u,loc,x,1050lsel,u,loc,x,l-1050cm,gs2,linelatt,3,3,2lesize,all,elemsizlsel,s,loc,y,p+r_ts/2lsel,r,loc,z,w/2lsel,u,loc,x,150lsel,u,loc,x,l-150lsel,u,loc,x,1050lsel,u,lo
12、c,x,l-1050cm,gs3,linelatt,3,3,2lesize,all,elemsizlsel,s,loc,y,h-(p+r_ts/2)lsel,r,loc,z,w/2lsel,u,loc,x,150lsel,u,loc,x,l-150lsel,u,loc,x,1050lsel,u,loc,x,l-1050cm,gs4,linelatt,3,3,2lesize,all,elemsizcmsel,s,ts1cmsel,a,ts2cmsel,a,ps1cmsel,a,ps2cmsel,a,gs1cmsel,a,gs2cmsel,a,gs3cmsel,a,gs4lmesh,alllsel
13、,all!划分混凝土及垫板并赋予属性vsel,s,loc,y,-h/20vatt,4,1mshkey,1esize,elesizvsel,allvsel,u,loc,y,-h/20vatt,1,1mshkey,1esize,elesizvsel,allvmesh,all!施加荷载与约束asel,s,loc,y,hasel,r,loc,x,1000,1100sfa,all,1,pres,qasel,s,loc,y,hasel,r,loc,x,2100,2200sfa,all,1,pres,qasel,allsftranlsel,s,loc,x,l-150lsel,r,loc,y,-h/10dl,all,uylsel,s,loc,x,150lsel,r,loc,y,-h/10dl,all,uydl,all,uxdl,all,uzlsel,alldtranasel,alllsel,allasel,allvsel,all!求解!/soluantype,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 solvefinish13建筑土木a