鋼筋混凝土梁受壓區(qū)溫度裂縫分析與ansys仿真模擬

1、鋼筋混凝土梁受壓區(qū)溫度裂縫分析與ANSYS仿真模擬摘要：利用大型有限元分析軟件ANSYS中的三維實體單元Solid65對鋼筋混凝土梁進行熱―結構耦合分析，模擬高溫環(huán)境中預埋地腳螺栓對混凝土受熱膨脹產(chǎn)生的約束作用。計算結果顯示，混凝土構件自身由于溫度變化而產(chǎn)生的變形在受到外來阻力約束時，會導致混凝土裂縫的出現(xiàn)。關鍵詞：鋼筋混凝土；溫度應力；裂縫；非線性有限元；仿真中圖分類：TU378文獻標識碼：A文章編號：一般來說，不同季節(jié)和不同時間環(huán)境

2、溫度改變都會給材料帶來“熱脹冷縮”現(xiàn)象。這種因為溫度變化使材料產(chǎn)生的應力為溫度應力。對于室內環(huán)境溫度較高或室外需要露天工作的混凝土構件，其溫度變化較大所以產(chǎn)生的溫度應力也較大，而這種溫度應力對構件帶來影響往往也是不可忽視的。由于鋼筋混凝土結構的性質復雜，材料非線性與幾何非線性常同時存在，所以用傳統(tǒng)的方法來分析和描述這種溫度應力產(chǎn)生的變形則難度非常大[1]。隨著計算機處理能力的不斷增強以及非線性有限元方法的日臻完善，有限元作為一個強有力的

3、數(shù)值分析工具，在鋼筋混凝土結構非線性分析中正顯示著越來越大的實用性和方便性[2]。目前，可以利用比較完善的特種單元來近似模擬混凝土或鋼筋混凝土材料，在大型通用有限元軟件ANSYS中，Solid65單元常被用來模擬鋼筋混凝土等抗壓能力遠大于此過程中大直徑預埋螺栓在混凝土受壓區(qū)內產(chǎn)生應力作用，從而限制了混凝土熱膨脹的發(fā)展，所以可能導致溫度裂縫的出現(xiàn)。以下就利用有限元分析軟件ANSYS模擬此梁的受力情況.驗證溫度因素對該梁裂縫的產(chǎn)生影響。圖1

4、：預埋螺栓及裂縫位置示意2ANSYS模擬2.1建模目前常用的鋼筋混凝土有限元有三種基本模型，一種是把鋼筋和混凝土各自劃分為足夠小的單元，兩者之間的粘結和滑移則用聯(lián)結單元來模擬，稱為分離式模型；第二種是把鋼筋和混凝土包含在一個單元中，分別計算鋼筋和混凝土對單元剛度矩陣的貢獻，稱為組合式模型；第三種也是把鋼筋和混凝土包含在一個單元之中，但它是統(tǒng)一考慮鋼筋和混凝土的作用，稱為整體式模型。本模型選用ANSYS中的Solid65號單元（見圖2）。

5、該單元為8節(jié)點單元，單元的每個節(jié)點有三個方向的自由度(UxUyUz)主要用于三維模擬和鋼筋混凝土建模。該單元可以在受拉時達到一定的強度后發(fā)生開裂現(xiàn)象，而當單元承受的壓應力超過其抗壓強度時單元會被壓碎，單元的抗拉，抗壓的強度值可以在單元實體特性的材料性能表中定義。另外，Solid65號混凝土單元至少可以定義三種不同規(guī)格的鋼筋，除了增加特別的斷裂和壓碎功能外，最重要的方面是對非線性材料性質的處理，應用此單元所建立的混凝土模型具有斷裂(沿三個