利用ANSYS 对钢筋混凝土结构的非线性分析

王红军 程占荣

0 引言

ANSYS是由美国ANSYS公司开发的大型有限元分析软件，功能强大，应用领域广泛。目前，ANSYS已经在土木工程等领域得到了广泛应用[2]。在弹性阶段钢筋混凝土结构利用ANSYS分析已得到了比较合理的结果，但对预应力和非预应力钢筋混凝土结构，计入材料的非线性时，得到的结果往往不令人满意。

本文分别对预应力和非预应力钢筋矩形截面梁进行了非线性仿真模拟计算，得出荷载位移曲线反映了钢筋混凝土梁的受力过程，计算结果能够满足工程实际的需要，可供设计和研究者参考使用。

1 单元及本构关系的选择

1.1 单元选择

结构非线性问题可以分为三大类:几何非线性问题、材料非线性问题、状态非线性问题，由于钢筋和混凝土材料都属于弹塑性材料，所以对预应力和非预应力钢筋混凝土结构进行非线性分析时都属于材料非线性的问题[3]。ANSYS分析软件中有很多单元，正确选取模拟单元对计算结果影响较大。普通钢筋混凝土结构的有限元模型主要有三种方式:整体式、分离式和组合式。利用ANSYS分析时，主要应用整体式和分离式两种模型，本文采用分离式模型。混凝土采用八节点、六面体3D-Solid65单元模拟混凝土的性质，普通钢筋采用3D-Link8单元模拟;对于预应力混凝土结构，有两种建模方法，分别是等效荷载法和实体力筋法，由于实体力筋法可消除等效荷载法的缺点，对预应力混凝土结构的应力分析能够精确的模拟，因此采用实体力筋法中的约束方程法，满足工程设计中的精度，预应力筋采用3D-Link8单元模拟，有粘结预应力筋的预应力采用降温法和初应变法分别计算分析。……