混凝土中壳单元的有限元分析仿真

2016-08-24 by:CAE仿真在线来源:互联网

混凝土中壳单元的有限元分析仿真

在混凝土的有限元分析中,当构件厚度方向尺寸与其他方向尺寸相比较小,且厚度方向应力非研究重点时可以用壳单元模拟,故选用8节点线性、有限薄膜应变、减缩积分壳单元(8H) 模拟钢管和钢梁,选用线性、减缩积分实体单元、模拟混凝土,钢筋选用桁架杆单元来模拟,采用约束命令将其嵌固于混凝土中,各构件的焊接均采用,约束命令实现,所以钢筋与混凝土之间无粘结滑移,为能够有效模拟核心混凝土与方钢管之间工作状态中的接触性能。

本研究采用程序中基于面6面的有限滑动接触,接触面法向方向采用接触,切向作用采用罚摩擦公式,综合考虑计算精度和计算成本后摩擦系数采用5T33,此外,调整主从面的选择后,发现钢管、混凝土的主从面的选择不影响收敛效果且计算结果基本无差别,但当钢管内表面为主面,混凝土表面为从面时所耗的计算成本更低,划分单元时尽量保证核心混凝土与钢管接触面的单元节点共点,建立的有限元分析模型如图所示,壳单元厚度方向采用9或者1个积分点的积分,线性方程组采用牛顿算法进行增量迭代计算,分析步中开启几何非线性选项。

8个试件的配置是为了研究梁柱连接发生剪切破坏时的力学性能,因此选用了使梁柱线刚度比达到5T27的箱型梁,试验中节点均在连接处发生破坏,除C=63钢管与牛腿翼缘撕裂严重及钢筋出现滑移导致钢管,鼓曲不明显,其他节点在上下翼缘外侧钢管均发生不同程度的鼓曲,节点域部分管壁单元的等效塑性应变值甚至超过0,表明该部位钢管的破坏失效模式与试验中钢管的破坏失效模式类似。

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