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1、Ansys 学习心得体会1.讨论两种 Ansys 求极限荷载的方法（1）力加载可以通过对应的方法（比如说特征值屈曲）估计结构的极限荷载的大致范 围，然后给结构施加一个稍大的荷载，打开自动荷载步二分法进行非线性静力分 析，最后计算会因不收敛终止，则倒数第二个子步对应的就是结构的极限荷载； 另外，也可以选择弧长法，采用足够的子步（弧长法可以一直分析到极限承载力 之后的过程）同样可以从绘制的荷载位移曲线或计算结果中找出结构的极限荷载（2）位移加载给结构施加一个比较大的位移，打开自动荷载步二分法进行非线性分析， 保证足够的子步数，这样也可以分析到极限荷载以后，通过绘制荷载位移曲线或 查看相应结果文件也
2、可知道结构的极限荷载。（1）弧长法求极限荷载的收敛性问题，如何画到荷载位移曲线的下降段？（2）位移法求极限荷载的具体步骤？2. 需要注意的问题1. 由于 SOLID 65 单元本身是基于弥散裂缝模型和最大拉应力开裂判据， 因此在很多情况下会因为应力集中而使混凝土提前破坏，从而和试验结果不相吻 合，因此，在实际应用过程中应该对单元分划进行有效控制，根据作者经验，当 最小单元尺寸大于 5cm 时，就可以有效避免应力集中带来的问题；2. 支座是另一个需要注意的问题。在有限元分析中，很多时候约束是直 接加在混凝土节点上，这样很可能在支座位置产生很大的应力集中，从而使支座 附近的混凝土突然破坏，造成求解
3、失败。因此，在实际应用过程中，应该适当加 大支座附近单元的尺寸或者在支座上加一些弹性垫块，避免支座的应力集中；3. 六面体的 SOLID 65 单元一般比四面体的单元计算要稳定且收敛性好， 因此，只要条件允许，应该尽量使用六面体单元；4. 正确选择收敛标准，一般位移控制加载最好用位移的无穷范数控制收 敛，而用力控制加载时可以用残余力的二范数控制收敛。在裂缝刚刚出现和接近 破坏的阶段，可以适当放松收敛标准，保证计算的连续性；3. 关于下降段的问题1）在实际混凝土中都有下降段，但是在计算的时候要特别小心下降段的问题。2）下降段很容易导致计算不收敛，有时为了计算的收敛要避免设置下降 段，采用 rus
4、h 模型。3）利用最大压应变准则来判断混凝土是否破坏。4.Solid65 单元中的破坏准则1）采用 Willam&Warnke 五参数破坏准则2）需要参数： 单轴抗拉强度，单轴，双轴抗压强度，围压压力，在围压作用下双轴，单 轴抗压强度5. 近来 对混凝土单元进行了一点思考，有一些想法，贴在下面，共同探 讨：1）分析混凝土结构，选择合理的材料特性是建立模型的关键，所以有必 要弄清混凝土的材料特性。混凝土是脆性材料,并具有不同的拉伸和压缩特性。 典型混凝土的抗拉强度只有抗压强度的 8-15%。在 ANSYS 中，对于混凝土单元，材料特性 ANSYS 要求输入以下数据（为了 清楚起见， 将几个系数均
5、译为了中文）：弹性模量 、泊松比 、张开与闭合滑移 面的剪切强度缩减系数、抗拉与抗压强度、极限双轴抗压强度、周围静水应力状 态、静水应力状态下单轴与双轴压缩的极限抗压强度、断裂发生时刚度乘子。其 中，16是必须输入的，711要么不输入，都采用默认值，如果输入其中一个， 其他的都需要输入；另外，与在01之间取值，具体如何取值，是值得探讨 的话题，但有一点是肯定的，不能将剪切缩减系数，取的太小，否则，就很难不 收敛，据 体会，分析一个梁的极限荷载时，剪切缩减系数的取值影响也不是很 大；2）据理解，如果定义：TB,concer,mat（mat是需要定义的材料号），则混 凝土定义了破坏准则，没有定义屈
6、服准则，主要是 W-W 模型。由于混凝土材料的 复杂性（太随机了），很难得到一个完全适合混凝土的屈服的材料模型；3）如果考虑混凝土的压碎破坏，有限元模型会较早失效，得不到真实极 限荷载，建议在研究钢筋混凝土结构极限荷载时，关闭混凝土压碎能力；材料模 型的选取对荷载变形曲线路径影响不大，即模拟曲线与真实曲线相对应部分吻合 较好；不考虑混凝土的压碎破坏，并不意味着不考虑混凝土的抗压能力，相反， 为了得到较准确的极限荷载，采用受压混凝土模型是必需的，也只有采用受压混 凝土模型才能得到整个荷载变形曲线；6.do a mesh sensitivity analysis, which means you
7、need analyze the model with three different mesh sizes in the span direction, and maybe you can find something.7. 开裂荷载就是第一到裂纹出现的时候，所加荷载即为开裂荷载；至于如 何检测， 也没有好的办法，就是在开裂荷载附近，将荷载不加的很小！观察第 一条裂纹的出现.8. 由于没有考虑混凝土的应力应变关系，所以荷载-位移曲线接近双折线； 的观点是：1）：仅设置CONCR，不管是否设置压碎，极限荷载偏小，荷载位移曲线一般接近二折线；采用 CONCRMISO 则荷载位移曲线形状明显是曲线
8、的，更接近试验结果，所以设置CONCR后，还要需要具体定义混凝土的应力应变关系；2）：不考虑压碎时，计算相对容易收敛；而考虑压碎则比较难收敛，即便是没有达到压碎应力时，且有限元模型会较早失效，得不到真实极限荷载。3）关掉压裂，应该在考虑其他屈服准则，如 von mises。米赛斯准则在特定的条件下是适合混凝土的米赛斯准则不适合混凝土是 因为它不能包括静水压力效应，对简单的简之梁摸拟，根本没有考虑静水压力效 应，所以还是可以用米赛斯准则的；如果必设压碎检查，则要通过大量的试算，并设置不同的网格密度、子步数，以达到目的；另外，在ANSYS软件的帮助里，明确提到混凝土可以将抗压强度设为一1,以不考虑
9、混凝土的压碎功能！原叙述如下：Absence of the data table removes the cracking and crushing capability. A value of -1 for constant 3 or 4 also removes the cracking or crushing capability，注： constant 3:Uniaxial tensile cracking stress.constant 4:Uniaxial crushing stress （positive）.即混凝土开裂、压碎均可去掉。9. 有限元方程求解采用 Newton-Ra
10、phson 迭代法求解，求解时采用多荷载步，每荷载步又设 若干子步。为便于加载，将整个求解过程分为四个阶段：（1）加载到开始出现裂 缝；（2）很多裂缝出现；（3）钢筋屈服；（4）一直到破坏。第一阶段为线性阶段， 可以加比较大的荷载步，当出现裂纹后，就逐步减小荷载步。进入非线性后，方 程较难收敛甚至不收敛，在裂缝刚刚出现和接近破坏的阶段，可以适当放松收敛 标准，保证计算的连续性10. 在用 ansys 计算沈聚敏教授做过的试验（钢筋混凝土构件的变形和 延性清华大学，建筑结构学报 1980.2）总共10 根梁。发现 不考虑混凝土压碎的时候，得到的结果基本上与试验相同。但是考虑压碎的时候（把-1 改
11、为轴心抗压强度，命令流相同），计算得到 的结果与试验值相去甚远。这是为何呢？在考虑压碎的前提下， 把收敛准则里面的 0.05 改为 0.2 之后，得到的最 大承载力得到了显著的提高，可以和试验值相当这样的话， 就感到很不解了， 应该说收敛准则，只是决定是否收敛，而不能改变结果阿？（而且 感觉 0.2 是不是不行啊，最大应该就是 0.05）子步数和迭代次数应该是越大越好吧，（在不考虑计算时间的前提下），好 像感觉有人说，大了也不好，不好收敛。表示怀疑？11.如何显示 SOLID 65 单元内部配筋方向？操作步骤：1）使实体透明化：Utility MenuPlotCtrlsStyleTranslu
12、cency注意：1完全透明；0完全不透明2）显示与实常数相关的单元形状：Utility MenuPlotCtrlsStyleSize and Shape将 ESHAPE 开关打开。3）消影Utility MenuPlotCtrlsStyleEdge Options对 GLINE 进行选择。4）将单元缩减以更好地观察Utility MenuPlotCtrlsStyleSize and Shape对SHRINK开关进行选择缩减比例0%50%。12.为什么ANSYS对WW破坏面进行改动？1）混凝土材料本身是一种非常复杂的材料，受压破坏和受拉破坏表现完全 不同；2）WW破坏曲面中没有区分这两种破坏形式
13、，但实际程序计算中却需要加以 区分；3）人为强制在压-压-拉分区和拉-拉-压分区中按开裂处理，体现了理论研 究和实用计算程序编写之间的差异。13.Solid 65 的本构关系弹塑性行为1）受拉弹性2）受压可以选择一些塑性模型：a）Von Mises 屈服面b）Drucker-Prager 屈服面c）理想弹塑性可以使用以下本构关系：1）等强硬化模型（Mul til inear Iso tropic Hardening）2）随动硬化模型（Mul til inear Kinema tic Hardening）3）Drucker-Prager模型（DP模型），DP模型在混凝土中为理想弹塑性模型14.S
14、olid65 单元中的破坏准则采用 Willam&Warnke 五参数破坏准则需要参数：1）单轴抗拉强度，2）单轴，双轴抗压强度，3）围压压力，4）在围压作用下的双轴，单轴抗压强度15.混凝土与钢筋组合模型的选取1. 在条件允许的情况下，优先使用整体式模型；2. 滑移影响可以通过折减钢筋弹模加以模拟；3. 在类似节点受往复荷载作用的问题，由于滑移严重，必须使用界面单元；4. 预应力考虑预应力损失，必须使用界面单元。16.ANSYS 裂缝模型的说明1. ANSYS 的裂缝模型相对比较粗糙，使用时应加以慎重考虑；2. 受拉软化给的是基于固定极限应变的软化模型，比较适用于配筋合适的钢筋混凝土构件，对
15、素混凝土构件有很强的网格依赖性，效果一般不好；3. ANSYS 的裂面受剪模型为恒定的裂面剪力传递系数模型，在模拟受剪破 坏时，剪力传递系数选择不当往往会高估构件受剪承载力。17.ANSYS 建模中需要注意的问题!单元尺寸大小基于最大开裂应力准则，单元越细，应力集中越严重，开裂出现越早解决方法1）使用半脆性裂缝模型，减小单元尺寸影响2）控制网格大小，单元尺寸不宜小于 5cm3）控制网格划分，在容易出现应力集中的部位要避免过小的单元出现!施加支座支座是个非常严重的应力集中部位，尽量避免把约束直接施加在支座上解决方法1）加弹性垫块，利用圣维南原理减小应力集中2）加大支座部位单元尺寸，减小应力集中18. 具体的系数及公式1） 定义 tb,concr 时候的两个系数如何确定？一般的参考书中，其值建议先取为 0.30.5（江见鲸），原话是“在没有更仔细的数据时，不妨先取 0.30.5 进行计算”，足见此 0.30.5 值的可用程度。 根据 的经验和理由，建议此值取大些，即开裂的剪力传递系数取 0.5,（定要0.2） 闭合的剪力传递系数取 1.0。支持此说法的还有现行铁路桥规的抗剪计算理论， 以及原公路桥规的容许应力法的抗计剪计算。2）
