混凝土中殼單元的有限元分析仿真

2016-08-24 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

混凝土中殼單元的有限元分析仿真

在混凝土的有限元分析中,當(dāng)構(gòu)件厚度方向尺寸與其他方向尺寸相比較小,且厚度方向應(yīng)力非研究重點(diǎn)時(shí)可以用殼單元模擬,故選用8節(jié)點(diǎn)線性、有限薄膜應(yīng)變、減縮積分殼單元(8H) 模擬鋼管和鋼梁,選用線性、減縮積分實(shí)體單元、模擬混凝土,鋼筋選用桁架桿單元來(lái)模擬,采用約束命令將其嵌固于混凝土中,各構(gòu)件的焊接均采用,約束命令實(shí)現(xiàn),所以鋼筋與混凝土之間無(wú)粘結(jié)滑移,為能夠有效模擬核心混凝土與方鋼管之間工作狀態(tài)中的接觸性能。

本研究采用程序中基于面6面的有限滑動(dòng)接觸,接觸面法向方向采用接觸,切向作用采用罰摩擦公式,綜合考慮計(jì)算精度和計(jì)算成本后摩擦系數(shù)采用5T33,此外,調(diào)整主從面的選擇后,發(fā)現(xiàn)鋼管、混凝土的主從面的選擇不影響收斂效果且計(jì)算結(jié)果基本無(wú)差別,但當(dāng)鋼管內(nèi)表面為主面,混凝土表面為從面時(shí)所耗的計(jì)算成本更低,劃分單元時(shí)盡量保證核心混凝土與鋼管接觸面的單元節(jié)點(diǎn)共點(diǎn),建立的有限元分析模型如圖所示,殼單元厚度方向采用9或者1個(gè)積分點(diǎn)的積分,線性方程組采用牛頓算法進(jìn)行增量迭代計(jì)算,分析步中開(kāi)啟幾何非線性選項(xiàng)。

8個(gè)試件的配置是為了研究梁柱連接發(fā)生剪切破壞時(shí)的力學(xué)性能,因此選用了使梁柱線剛度比達(dá)到5T27的箱型梁,試驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)均在連接處發(fā)生破壞,除C=63鋼管與牛腿翼緣撕裂嚴(yán)重及鋼筋出現(xiàn)滑移導(dǎo)致鋼管,鼓曲不明顯,其他節(jié)點(diǎn)在上下翼緣外側(cè)鋼管均發(fā)生不同程度的鼓曲,節(jié)點(diǎn)域部分管壁單元的等效塑性應(yīng)變值甚至超過(guò)0,表明該部位鋼管的破壞失效模式與試驗(yàn)中鋼管的破壞失效模式類(lèi)似。

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