ANSYS中混凝土SOLID65单元浅析 混凝土结构6版答案pdf

　　摘 要：在ANSYS中混凝土单元模拟的是否准确是整个结构分析的关键，本文详细介绍了SOLID65单元的理论基础，给出了SOLID65单元的使用方法，为开展混凝土结构有限元分析提供参考依据。
　　ABSTRACT: In ANSYS simulation accuracy of concrete unit is the key of structure analysis, this paper introduces in detail the theory of SOLID65 element, gives the method of using SOLID65 element, to provide reference for finite element analysis of concrete structure.
　　关键词：SOLID65单元 ；ANSYS ； 收敛准则
　　Keywords：SOLID65 element；ANSYS ；Convergence criterion
　　中图法分类号 TU441.3文献标识码A
　　
　　
　　 钢筋混凝土结构在实际工程中应用已有百年的历史，随着科技水平的不断发展，许多组合结构涌现出来，正有逐渐代替钢筋混凝土结构的趋势，对新型的组合结构开展仿真分析，了解其承载力，刚度等力学性能显得尤为重要。目前为止对钢材本构关系的模拟已基本成熟，对混凝土模拟的是否准确成为整个结构分析的关键[1]。本文针对在结构工程仿真中应用广泛的ANSYS软件，对可模拟混凝土的SOLID65单元进行了论述及各种参数的准确设定，为开展组合结构有限元分析提供重要的支撑。
　　1 SOLID65单元理论基础
　　 1.1单元线性行为
　　 单元应力-应变关系的总刚度矩阵表达式为（1）
　　 式中，表示混凝土中包含的材料数目（最多可以设置三种材料，若M1=0，则表示没有其他材料，为素混凝土状态；若M1、M2、M3等于混凝土材料的编号，则不能忽略其他材料。M1、M2、M3对应于实常数定义表中需要输入的MAT1、MAT2、MAT3）。表示混凝土中钢筋的配筋率。表示混凝土的总刚度矩阵，是通过在各向同性材料中插入各向异性的应力应变关系而得到的。表示第i种材料（如钢筋、钢材、非金属FRP筋）的刚度矩阵。
　　 1.2单元的非线性行为
　　 SOLID65单元能跟踪预测混凝土的弹性行为、开裂和压碎。当在弹性范围内工作时，混凝土的刚度矩阵就是上面所说的弹性总体矩阵，若考虑混凝土的受拉开裂或受压而压碎的状态，则需要对上面的矩阵进行适当修正，达到与此状态符合的刚度。
　　开裂模拟
　　 通过修正应力-应变关系，引入垂直于裂缝表面方向上的一个缺陷平面来表示在某个积分点上出现了裂缝。当裂缝张开时，后继荷载产生了在裂缝表面的滑动或剪切时引入一个剪切力传递系数来模拟剪切力的损失。
　　 当裂缝在两个方向或三个方向上同时张开或同时闭合时，总体刚度矩阵需要重新修改，具体的修正刚度的表达式见《ANSYS单元参考手册》。SOLID65单元模拟四种状态：裂缝张开、裂缝闭合、压碎和完整单元。在具体结构的实际应用上，依据不同情况可以有多种不同的组合方式。
　　 在单元局部坐标系下完成单元刚度矩阵的分析形成后，必须将其形式转换到整体坐标系下，其转换采用的表达式为：
　　 （2）
　　其中，为描述局部坐标与整体坐标之间关系的转换过渡矩阵。在某个点上裂缝张开或闭合的状态是由开裂应变决定的。若出现这么一种情况，即在X方向上有可能发生开裂，则开裂应变的表达式可以描述为：
　　 （3）
　　 如果

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