ANSYS中的钢筋混凝土单元

Solid65是大型有限元软件ANSYS中的三维实体单元，它可以用于建立钢筋混凝土或钢筋复合材料等问题的模型，文中对Solid65单元的性质和应用要点作了全面的介绍，并举了一个Sol—id65单元应用于钢筋混凝土简支梁研究的实例．结果显示，用Solid65单元模拟钢筋混凝土材料所得到的荷载一位移曲线形状，基本上能反映钢筋混凝土梁破坏的力学特征，混凝土计算输出本构关系与输入曲线也吻合较好．所以Solid65单元用来模拟钢筋混凝土材料是比较合理的．     

基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

基于混凝土损伤塑性本构模型的桥墩仿真分析

由于花瓶墩的体型巨大且几何构型不规则,采用一般的杆系单元方法只能近似分析其力学性能。利用ABAQUS的三维实体单元,分析该墩在组合工况作用下的三维应力分布情况,建立钢筋混凝土损伤塑性本构,计算桥墩混凝土开裂区的钢筋应力,分析混凝土裂缝的分布情况。与杆系单元相比,考虑混凝土损伤塑性本构关系的实体有限元仿真,更能直观精确地显示出非规则性结构的受力及细部裂缝的空间分布情况。     

等参单元在货车转向架强度计算中的应用

推导了八节点六面体等参单元的应变矩阵、刚度矩阵,对该单元的位移解收敛性和畸变敏感性进行了分析。针对转向架强度分析的特点,在MATLAB平台上开发了一套求解位移的有限元程序。该程序通过读取ANSYS软件输出的数据文件中的模型信息,采用八节点六面体等参单元,求出单元刚度矩阵及单元体积力矩阵,组集单元,引入位移边界条件,得到一组以节点位移为未知量的多元线性方程组,求解得到单元节点位移。最后对160 km/h货车转向架侧架的主要载荷进行了位移计算,结果与ANSYS软件计算结果基本吻合。     

基于横撑非线性钢管混凝土拱桥抗震分析

基于OpenSees平台建立了钢管混凝土拱桥动力分析有限元模型,并与Midas Civil模型前五阶自振周期进行了校核.通过一条强震记录下的增量动力分析得出,拱肋3/8和5/8跨径处截面附近横撑单元最先屈服,并获得了大跨度钢管混凝土拱桥横撑非线性发展规律.分析了横撑构件采用线弹性和双线性两种本构模型时,拱脚、1/4截面和拱顶等拱肋关键截面的内力、位移结果,并对数据进行了分析比对.研究结果表明:钢管混凝土中承式拱桥在横桥向强震作用下,拱顶及拱肋与主梁连接处附近横撑均屈服.横撑采用双线性与线弹性本构模型相比,拱脚内力变化不大,拱肋1/4截面内力及拱顶内力和位移均减小,且随着横撑屈服单元增多,减小趋势越明显.     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

单向加载的钢筋混凝土梁弹塑性问题的计算机仿真分析

利用ANSYS对钢筋混凝土结构的弹塑性进行全过程分析,探讨了单元类型的选取及材料的本构关系模型和结构模型的建立,结合作者的经验提出了仿真分析时应该注意的问题,最后通过与实验值的比较,验证了仿真结果的真实、可靠性。     

钢筋混凝土梁斜截面破坏仿真模拟

针对钢筋混凝土梁斜截面破坏的仿真研究较少,通过对材料组合模型、材料本构关系和破坏准则以及模拟单元方面进行比选,选择较有利于真实描述钢筋混凝土结构的模型,利用悬臂梁的破坏过程来分析研究斜截面破坏,并对试验结果在破坏形态、极限荷载和竖向位移等方面进行比较,得出在模型选择准确的情况下,有限元分析能够较好地揭示梁斜截面破坏的过程和状态的结论,为研究钢筋混凝土结构的仿真分析提供了较好的借鉴。     

有黏结预应力梁中预应力筋的几何非线性分析

以常规的非线性平面梁元平衡方程为基础,将预应力束视为两端通过刚臂与混凝土梁元节点连接的平面杆元,在局部坐标系(随转坐标系)中计入预应力,根据刚臂在受力后只有刚体运动而本身不变形的特点,采用微分方法导出其在结构坐标系中的切线刚度矩阵,从而获得混凝土梁元与预应力束杆元在结构坐标系中的组合单元切线刚度矩阵;编制了程序,对预应力钢筋混凝土悬臂梁进行几何非线性分析;与ANSYS计算结果比较表明,提出的方法在非线性程度很高时仍能获得高精度数值解,具有对单元数量不敏感,预应力作为非保守荷载的特点容易被计入的优点。     

钢筋混凝土梁斜截面破坏仿真模拟

针对钢筋混凝土梁斜截面破坏的仿真研究较少,通过对材料组合模型、材料本构关系和破坏准则以及模拟单元方面进行比选,选择较有利于真实描述钢筋混凝土结构的模型,利用悬臂梁的破坏过程来分析研究斜截面破坏,并对试验结果在破坏形态、极限荷载和竖向位移等方面进行比较,得出在模型选择准确的情况下,有限元分析能够较好地揭示梁斜截面破坏的过程和状态的结论,为研究钢筋混凝土结构的仿真分析提供了较好的借鉴。     

斜拉桥索力精确模拟的矩阵分析法

用ANSYS对斜拉桥进行建模时,需要输入初始索力,但ANSYS并没有直接提供施加初内力的方法,只能利用单元的生死特性、单元初应变或者温度荷载来模拟斜拉索索力。讨论了单次模拟法和循环迭代法存在的问题,提出了一种基于矩阵分析的方法;考虑斜拉索索力之间的相互影响,修改了循环迭代公式,能实现索力的精确模拟,并证明常规的循环迭代法只是矩阵分析法的特例。通过苏通大桥斜拉桥索力的精确模拟,验证了该方法的可行性,为以后类似问题的ANSYS二次开发提供了思路。     

徐变对哑铃型钢管混凝土拱桥受力的影响

运用组合梁单元法分析哑铃型钢管混凝土拱桥,可以很方便地获得上下弦钢管及缀板的内力,运用该法并结合按龄期调整的有效模量法,编制了有限元计算程序,采用逐步计算徐变的方法分析了徐变对某哑铃型钢管混凝土拱桥的影响,认为应考虑徐变对预拱度设置和混凝土内力重分布的影响。     

西安地铁某区间隧道设计计算方法比较

通过运用解析法、一维、二维、三维数值模型对西安地铁某区间段盾构管片结构进行了位移、内力计算,旨在研究不同计算方法对同一问题结果的影响规律.其中,以日本惯用法为理论基础对该区间管片进行解析法求解;并用ANSYS有限元软件对管片进行了三种不同形式的数值模拟.通过比较发现,四种方法对管片的位移和内力计算结果云图显示趋势基本一致.ANSYS三维模型的位移沉降值最大;二维模型的内力计算结果最大.因此,在控制沉降分析中应以三维模型计算结果为主,在配筋计算等设计环节应以二维模型计算结果为主.最后本文总结了各种算法的适用范围,得出的相关结论对盾构隧道设计给与了一定的指导意见.     

钢管混凝土箱型拱桥空间结构分析研究

以某主跨为152 m的钢管混凝土箱形拱桥为例,用有限元方法建立其空间计算模型,分析矢跨比等设计参数对拱圈截面内力的影响,并在考虑混凝土收缩徐变的情况下,分析各控制截面内力和位移随时间的变化关系.表明:拱桥矢跨比对其轴力和弯矩影响较大;随着时间的推移,拱桥结构内力和位移有很大改变.     

桁式组合拱桥存在的问题及加固新思路的探讨

从结构整体性、强度计算方法、内力调整方面查找桁式组合拱桥存在问题的根源,指出危旧桁式组合拱应采用按施工阶段来划分不同工况的应力叠加计算方法来评估其承载力.建立了一个工程实例的有限元模型,进行了分析验证.对比桁和拱在不同阶段的受力特性,依据斜杆在不同阶段内力的变化,然后提出一个由可调内力的柔性拉索来置换不可调内力的刚性斜杆的加固新思路.用实例验证了理论上的可行性.     

矮塔斜拉桥结构特征参数研究

以一座已建成的矮塔斜拉桥——山西太原汾河大桥为研究对象,利用Midas建立有限元分析计算模型,通过调整不同的结构参数,对矮塔斜拉桥的结构内力及变形的影响因素进行了分析,进而得出了该类桥型在不同支承条件、塔高及边主跨比的条件下,矮塔斜拉桥的索力、主梁内力及变形的变化情况。     

刚架拱桥的病害分析与加固效果研究

根据刚架拱桥的内力分布及变形特点,结合工程实例,对既有刚架拱桥病害原因进行分析,提出相应的加固方法并建立有限元模型。通过现场试验,维修加固效果得到了验证。     

先简支后连续刚构梁桥影响内力参数分析

随着我国高速公路的快速发展,先简支后连续刚构粱桥以其良好的受力性能、快捷的施工速度、成熟的施工工艺得到广泛应用。以某大桥为工程背景,采用有限元方法对影响先简支后连续刚构梁桥内力的主要参数在成桥状态温度工况下进行较详细分析,分析表明跨径、墩高、墩犀及墩截面型式对结构内力有较大影响。     

重庆石板坡长江大桥施工控制结构分析

重庆石板坡长江大桥为钢—砼混合连续梁与连续刚构组合体系。为保证桥梁成桥线形、内力满足设计要求,采用有限元法进行施工阶段结构计算,并对影响桥梁线形、内力状态的因素进行分析,为施工控制决策服务。     

斜交角变化对斜交弯梁桥结构内力影响的计算分析

以一座斜交弯梁桥为工程背景,利用ANSYS软件建立该桥计算模型。采用结构有限元计算方法,运用参数变异法,计算在恒载和预应力作用下不同斜交角,即15°,30°,45°和60°,对斜交弯梁桥结构的边跨支撑、墩顶及跨中等关键位置产生的内力影响,对比随斜交角的变化,分析引起关键位置内力变化的规律及成因,验证了连续斜交弯梁桥空间力学分析采用板单元有限元素法的合理性,供工程设计及施工部门参考。