混凝土中殼單元的有限元分析仿真

2016-08-24  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

 在混凝土的有限元分析中,當構件厚度方向尺寸與其他方向尺寸相比較小,且厚度方向應力非研究重點時可以用殼單元模擬,故選用8節點線性、有限薄膜應變、減縮積分殼單元(8H) 模擬鋼管和鋼梁,選用線性、減縮積分實體單元、模擬混凝土,鋼筋選用桁架桿單元來模擬,采用約束命令將其嵌固于混凝土中,各構件的焊接均采用,約束命令實現,所以鋼筋與混凝土之間無粘結滑移,為能夠有效模擬核心混凝土與方鋼管之間工作狀態中的接觸性能。

 本研究采用程序中基于面6面的有限滑動接觸,接觸面法向方向采用接觸,切向作用采用罰摩擦公式,綜合考慮計算精度和計算成本后摩擦系數采用5T33,此外,調整主從面的選擇后,發現鋼管、混凝土的主從面的選擇不影響收斂效果且計算結果基本無差別,但當鋼管內表面為主面,混凝土表面為從面時所耗的計算成本更低,劃分單元時盡量保證核心混凝土與鋼管接觸面的單元節點共點,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個積分點的積分,線性方程組采用牛頓算法進行增量迭代計算,分析步中開啟幾何非線性選項。

8個試件的配置是為了研究梁柱連接發生剪切破壞時的力學性能,因此選用了使梁柱線剛度比達到5T27的箱型梁,試驗中節點均在連接處發生破壞,除C=63鋼管與牛腿翼緣撕裂嚴重及鋼筋出現滑移導致鋼管,鼓曲不明顯,其他節點在上下翼緣外側鋼管均發生不同程度的鼓曲,節點域部分管壁單元的等效塑性應變值甚至超過0,表明該部位鋼管的破壞失效模式與試驗中鋼管的破壞失效模式類似。

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