【转帖】在ANSYS如何考虑混凝土

tsintsun

我最近在用ANSYS模拟一个简单的梁，混凝土用SOLID65单元，钢筋用Link8单元（1），采用以下命令流定义：  
  ......  
et,1,65,,,,,2,,1  
et,2,link8  
mp,ex,1,2.134e4  
mp,nuxy,1,0.2  
TB,CONC,1  
TBDATA,,0.3,0.5,2.45,24.5  
mp,ex,2,1.914e5  
mp,nuxy,2,0.3  
TB,BISO,2,1,2,  
TBTEMP,0  
TBDATA,,662,0,,,,  
R,1  
R,2,2580/3  
........  
  
大致碰到以下几个问题：  
  
（1）：混凝土的几个参数，剪切缩减系数不知如何取值，系数对结果有何影响？  
  
（2）：混凝土采用以上定义方式是不是就可以了，需不需要定义屈服准则，以及输入  
混凝土的应力应变曲线，如何输入？如以上定义可以，不知道ANSYS是如何定义混凝土的  
特性的，因为我想混凝土种类很多，就用以上几个参数就可以定义吗？我心里没有谱；  
  
（3）：采用以上定义，我计算了一根梁，分为考虑混凝土压碎和不考虑混凝土压碎。考虑混凝土压碎时，得出的极限荷载比实际的要小，但混凝土的压应力不超过抗压强度；不考虑混凝土压碎，得到的极限荷载较为接近实际值，但混凝土的最大压应力远远大于其抗压强度；并且得不到开裂破碎图。我就不知道，如何得到极限荷载又可以得到开裂破碎图？  
  
1）：分析混凝土结构，选择合理的材料特性是建立模型的关键，所以有必要弄清混凝土的材料特性。混凝土是脆性材料,并具有不同的拉伸和压缩特性。典型混凝土的抗拉强度只有抗压强度的8％-15%。  
在ANSYS中，对于混凝土单元，材料特性ANSYS要求输入以下数据（为了清楚起见，我将几个系数均译为了中文）：弹性模量 、泊松比 、张开与闭合滑移面的剪切强度缩减系数 与 、抗拉与抗压强度 与 、极限双轴抗压强度 、周围静水应力状态 、静水应力状态下单轴与双轴压缩的极限抗压强度 与 、断裂发生时刚度乘子 。其中，1～6是必须输入的，7～11要么不输入，都采用默认值，如果输入其中一个，其他的都需要输入；另外， 与 在0～1之间取值，具体如何取值，是值得探讨的话题，但有一点是肯定的，不能将剪切缩减系数，取的太小，否则，就很难不收敛，据我体会，分析一个梁的极限荷载时，剪切缩减系数的取值影响也不是很大；  
2）：据我理解，如果定义：TB,concer,mat(mat是需要定义的材料号)，则混凝土定义了破坏准则，没有定义屈服准则，主要是W-W模型。由于混凝土材料的复杂性（太随机了），很难得到一个完全适合混凝土的屈服的材料模型；  
3）：如果考虑混凝土的压碎破坏，有限元模型会较早失效，得不到真实极限荷载，建议在研究钢筋混凝土结构极限荷载时，关闭混凝土压碎能力；材料模型的选取对荷载变形曲线路径影响不大，即模拟曲线与真实曲线相对应部分吻合较好；不考虑混凝土的压碎破坏，并不意味着不考虑混凝土的抗压能力，相反，为了得到较准确的极限荷载，采用受压混凝土模型是必需的，也只有采用受压混凝土模型才能得到整个荷载变形曲线；