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ANSYS在非线性有限元分析中的应用研究

发布于:2016-01-21 20:34
有限元分析

      现代砌体结构正向高层、抗震方向发展。为了适应这种发展需要,应加快对现代砌体结构理论的研究。毋庸质疑,有限元分析已经成为研究的重要途径之一。近年来随着一些大型有限元分析App的开发应用,砌体结构的有限元分析得到越来越广泛的重视,不少研究工编辑开展了用ANSYS进行砌体结构有限元分析的研究,获得了一些有益的成果。综观这些研究可以发现,由于砌体结构非线性有限元模拟的复杂性,目前在模型选取、材料本构、参数确定、迭代算法、收敛准则等有限元分析的关键问题方面尚未总结出一般性的规律和结论可供参考。为此,对ANSYS应用于砌体结构非线性有限元分析的适用性展开研究。
      砌体是由砌块和砂浆组成的二相复合材料,对其进行有限元分析常有两类模型:分离模型和整体连续体模型。分离模型即是将砌块和砂浆分别建模,可采用两种处理方式:一种是不考虑砖与砂浆之间的粘结滑移,将砌块与砂浆接触面的所有节点自由度耦合在一起;另一种是考虑砖与砂浆之间的粘结滑移,将砌块与砂浆通过接触单元或非线性弹簧单元联系在一起。由于砖与砂浆之间的粘结滑移关系曲线目前研究尚不成熟,接触面的水平粘附强度常常难以得到,目前使用前一种方式的较多且较易实现。整体连续体模型即是将砂浆和砌块作为一个整体来考虑,连续体单元的材料参数可通过以下三种方式获得:一是试验实测;二是按规范取值,规范无规定时则根据现有的砌体本构关系和材料性质的有关研究选用;三是根据由复合材料力学发展起来的均质化理论,将所有组成材料的几何和本构信息融入到一个代表性体积单元(RVE)中,按计算确定RVE的等效材料属性。前两种均以试验为基础,较符合实际,且容易获得,应用方便;第三种计算RVE等效材料参数的过程相当繁琐,且需已知砌块和砂浆的力学参数,其推广应用受到了限制。
      总体来说,分离模型可以模拟砌块与砂浆之间的作用和砌体破坏机理,适用于模拟小型试验砌体的破坏行为,但计算量大,建模繁琐;整体连续体模型适于分析大规模的墙体,但对于详细的应力分析和理解砌体多样的失效机理却显得不足。采用哪种模型一般应视分析目的而定。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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