钢筋混凝土结构非线性有限元在ANSYS中的分析王宝辉（武汉理工大学土建学院430070）摘要:钢筋混凝土在土木工程中应用最为广泛,ANSYS是功能最为齐全，是当今国际上流行的有限元分析软件,提供了多种单元模型和材料模型.但是由于混凝土材料的力学性能较为复杂.很难选取一种合适的模型来摸拟混凝土材料的本构关系。经济快捷的利用ANSYS对混凝土结构进行数值模拟计算，对提高整个土木工程行业的设计水平和质量，增加工程的综合经济效益有着重要的意义。非线性有限元方法可以满足人们对钢筋混凝土结构深入认识的需要,但是对钢筋混凝土结构进行有限元分析还存在不少困难。最后,结合一具体钢筋混凝土简支梁,应用ANSYS对其进行了有限元分析,并将计算值与实测值比较,结果表明该方法精度较高。关键词:ANSYS;钢筋混凝土;非线性有限元;混凝土本构模型NonlinearFiniteElementAnalysisofReinforcedConcretestrueturewithANSYSWangBaohui（CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070）Abstract:Reinforcedconcreteandprestressedconcretestructureappliesinthecivilengineeringwidely,ANSYSisthelarge-scalegeneralFEAsoftwarewhosefunctionismostcomplete,PopularfiniteelementcodeANSYSprovidemanyelementmodelsandmaterialmodels,howeveritisstilldifficulttochoiceapropermodelbecausethematerialpropertiesofconcretearecomplex.Ithasgreatsignificancethattoenhancethedesignlevelandthequalityoftheentirecivilengineeringprofessionandtoincreasecomprehensiveeconomicbenefitofproject,ifthecivilengineerscanmakeexpertlynumericalsimulationtoconcretestructurewithANSYS.Nonlinearfiniteelementmethodforreinforcedconcretestructurestomeetpeople'sneedsin-depthunderstanding,butofreinforcedconcretestructuresforfiniteelementanalysisarestillmanydifficulties.Finally,aconcretereinforcedconcretesimplysupportedbeam,theANSYSfiniteelementanalysiswascarriedout,andthecalculatedvalueiscomparedwiththemeasuredvalues,theresultsshowthatthemethodhasahighaccuracy.Keywords:ANSYS;reinforcementconcretestructure;nonlinearfiniteelement;constitutivemodelofconcrete1前言混凝土是一种力学性能十分复杂的建筑材料,由水泥、砂、石、水及各种外加剂硬化而成,成分复杂,性能多样.迄今为止,还不能说对混凝土的力学性能己经完全掌握了。对于钢筋混凝土结构的分析和强度计算,传统的方法是建立基于大量试验研究的经验公式,对于常规设计而言,这种方法仍不失其实用价值。但是基于试验数据的经验公式并不能满足人们对钢筋混凝土结构深入认识的需要,诸如混凝土的弹塑性性质、混凝土的开裂及钢筋与混凝土的交互作用等。1967年,Ngo和Scordelis将有限元方法应用于分析混凝土梁。随着计算机技术的快速发展,非线性有限元法在钢筋混凝土结构分析中得到了广泛的应用,它不仅应用于普通建筑构件,如梁、板、剪力墙等.也应用于人型特殊复杂结构。同时对于结构和构件的全过程分析,必须借助非线性有限元方法才能得出合理的结论。此外非线性有限元还能够帮助和改进一部分试验,应用非线性有限元法对于减少试验数量、减轻试验的劳动量、提高效率很有意义。但是,和一般连续介质力学中的有限元方法相比,对钢筋混凝土结构进行有限元分析还存在不少困难,这些困难主要存在于:钢筋和混凝土是力学性能很不相同的材料。混凝土材性复杂、成分多样,特别是在复杂应力状态和加载历史下,其本构关系还有许多问题值得研究。在荷载作用下,一般钢筋混凝土结构是带裂缝工作的.混凝土的变形(如收缩和徐变)和时间相关,另外,影响混凝土和钢筋之间粘结滑移的因素也很多,其中规律还有待深入研究。钢筋混凝土结构的非线性有限元分析离开了计算机是不可能实现的,因此程序编制特别重要。本文针对梁、剪力墙等在实际工程中大量使用的结构构件,编制了钢筋混凝土非线性有限元程序,为非线性有限元法在实际工程中的应用做了一些尝试.2钢筋混凝土结构有限元模型钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处...