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ANSYS弥散加强筋单元REINF265,模拟加筋新途径之二

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单元REINF264为离散加强筋单元,REINF265为弥散加强筋单元,以实体单元(SOLID和SHELL)为基材单元,为模拟加筋或加层途径之二。

1.REINF265单元描述

该单元采用弥散方法(smeared approach)布置加强筋(加强膜),以层形式模拟均匀分布的加强筋,每层加强筋都具有方向、材料属性和横截面。REINF265除可模拟仅有轴向刚度的加强筋(与REINF264功能相同)外,还可模拟加强膜(平面应力状态,高版本中才有)。如图1为加强筋与其基材单元(图中蓝色的单元名称)描述及其自身单元坐标系。

image.png

采用命令SECTYPE和SECDATA定义加强筋单元的材料号、截面积、间距、位置和方向信息等,当然采用命令EREINF创建REINF265单元很容易。

层等效厚度通过单根加强筋面积/加强筋间距计算。当模拟加强膜时,则忽略加强筋间距(令其等于1.0),此时层等效厚度就等于单根加强筋横截面面积。

命令“SECCONTROL,,,MEMOPT”用于定义加强筋(单轴应力状态,此为默认),还是加强膜(平面应力状态)。

层坐标系可以通过LOCAL定义局部坐标系,然后在SECDATA中输入坐标系号确定,推荐使用此方法。

加强筋仅拉、仅压行为可通过SECCONTROL命令设置,但加强膜不可设置仅拉或压。

对结构分析而言,加强筋单元REINF265无单元荷载,其温度荷载与基材单元相同。

REINF265单元初始状态可采用命令INISTATE设置,也可使用独立网格法将MESH200的特性转换过来。

REINF265单元无需实常数,正常的材料弹性参数用MP定义,而所支持的材料模型用TB定义。该单元支持单元生死、大挠度、大应变、应力刚化、线性摄动分析等。单元输出可参见HELP。

应用时注意REINF264单元必须有基材单元;不能在壳单元或分层实体单元厚度方向设置加强筋;仅拉/压打开时为非线性分析。

2.REINF265在SOLID185中的应用

前文中(ANSYS之DPC模型的钢筋混凝土周边简支板极限承载力分析),这里采用SOLID185 REINF265进行计算,命令流和结果如下。

image.png

FINISH$/CLEAR$/PREP7

!几何参数定义

PL=6!板长度

PB=4!板宽度

PD=0.2!板厚度

PBH=0.03!钢筋保护层(中)

!混凝土材料参数-C30混凝土=========

EC=3.0E10!混凝土弹性模量

BOS=0.2!泊松系数

MP,EX,1,EC

MP,PRXY,1,BOS

!采用混凝土标准强度

RC=20.1E6!单轴抗压强度

RT=2.01E6!单轴抗拉强度

RB=1.2*RC!双轴抗压强度

DETC=1.0!压缩剪胀系数

DETT=0.25!拉伸剪胀系数

TB,CONCR,1,,,DP

TBDATA,1,RC,RT,RB

TB,CONCR,1,,,DILA

TBDATA,1,DETT,DETC

TB,CONCR,1,,,RCUT

TBDATA,1,RT

!采用HSD2-----------------

OCI=0.3!开始硬化时相对应力

OCU=0.85!与KCU对应的相对应力

OCR=0.25!剩余压缩相对应力

KCM=0.00164!强度峰值点应变

KCU=0.003772!变点应变

OTR=0.15!剩余拉伸相对应力

GFT=115!拉伸比面积断裂能

TB,CONCR,1,,,HSD2

TBDATA,1,KCM,KCU,OCI,OCU,OCR

TBDATA,6,GFT,OTR

!钢筋材料参数=====================

!设采用HRB400钢筋

MP,EX,2,2.1E11!钢筋弹性模量

MP,PRXY,2,0.3

TB,BKIN,2!双线性随动强化模型

TBDATA,1,400E6,1600E6

!创建模型=========================

ET,1,SOLID185,,3

ET,2,MESH200,6

ET,3,MESH200,6

!创建体并划分SOLID185网格---------

BLOCK,0,PL/2,-PD,0,0,PB/2

LSEL,S,LOC,X,PL/4

LSEL,A,LOC,Z,PB/4

LESIZE,ALL,,,30

LSEL,INVE$LESIZE,ALL,,,4

LSEL,ALL$VATT,1,1,1

MSHKEY,1$VMESH,ALL

ESEL,A,CENT,Y,-PD,-3*PD/4

CM,BJ185,ELEM

!直径为6MM的钢筋面积----------

AG6=ACOS(-1)/4*6E-3*6E-3

DX=0.245!钢筋X向间距

DZ=0.15!钢筋Z向间距

!先设置与X方向平行的钢筋MESH200===

WPCSYS,-1

WPROTA,,90

CSWPLA,12

CSYS,0

SECTYPE,2,REINF,SMEAR

SECDATA,2,AG6,DZ,12,0,MESH

ASEL,S,LOC,Y,-PD

AOFFST,ALL,-PBH

*GET,MYA2,AREA,,NUM,MAX

ASEL,S,,,MYA2

ESIZE,1

AATT,2,,2,12,2

AMESH,ALL

!设置与Z方向平行的钢筋MESH200===

SECTYPE,3,REINF,SMEAR

SECDATA,2,AG6,DX,12,90,MESH

ASEL,S,LOC,Y,-PD!

AOFFST,ALL,-PBH!

*GET,MYA3,AREA,,NUM,MAX

ASEL,S,,,MYA3$ESIZE,1

AATT,2,,3,12,3$AMESH,ALL

!生成钢筋REFIN265=================

!与X方向平行的钢筋

ESEL,S,TYPE,,2

CMSEL,A,BJ185

EREINF

CMSEL,U,BJ185

ESEL,U,TYPE,,2

CM,GJ1Z,ELEM

!与Z方向平行的钢筋

ESEL,S,TYPE,,3

CMSEL,A,BJ185!

EREINF!

CMSEL,U,BJ185!

ESEL,U,TYPE,,3

CM,GJ2X,ELEM

ALLSEL,ALL

!修改边界上的混凝土单元为弹性单元

MP,EX,3,EC

MP,PRXY,3,BOS

MP,DENS,3,CDEN

NSEL,S,LOC,X,PL/2

NSEL,A,LOC,Z,PB/2

ESLN

ESEL,R,ENAME,,SOLID185

EMODIF,ALL,MAT,3$ALLSEL,ALL

!施加边界条件====================

!竖向约束

NSEL,S,LOC,X,PL/2!

NSEL,R,LOC,Y,-PD$D,ALL,UY

NSEL,S,LOC,Z,PB/2

NSEL,R,LOC,Y,-PD$D,ALL,UY!!

!对称约束

NSEL,S,LOC,X$D,ALL,UX

NSEL,S,LOC,Z$D,ALL,UZ

ALLSEL,ALL!!

DDELE,NODE(PL/2,-PD,PB/2),ALL

!施加荷载求解==================

/SOLU

AUTOTS,ON$OUTRES,ALL,ALL

ERESX,NO$P0=30E3$TIME,1

NSEL,S,LOC,Y

SF,ALL,PRES,P0$NSEL,ALL

NSUBST,100,,30

SOLVE

/POST26

N1=NODE(0,-PD,0)

NSOL,2,N1,U,Y

PROD,3,2,,,,,,-1000

PROD,4,1,,,,,,P0/1000

XVAR,3$PLVAR,4

同样是通过MESH200创建加强筋单元,REINF264可清晰看出加强筋布置情况,而REINF265则需要命令”/PSYMB,LAYR,-1”显示加强筋单元x轴向。

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首次发布时间:2021-02-26
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王新敏
硕士 | 教授 好好学习,天天快乐
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