手把手教你学ansys--钢筋混凝土梁.pdf

大家好，我是水哥。水哥ansys 使用经验三年多，既做过重大科研项目，也 做过许多实际项目，对ansys 的使用有一定的心得体会，本着分享经验的精 神，今日以一个钢筋混凝土梁的建模求解过程来简单说明ansys 的基本操作步 骤。（我的ansys14.0 ） 总的说来，无论小项目还是大项目，总体过程无非定义单元、定义材料、 物理模型、有限元模型、加载、约束、求解、查看这几个过程，和我们工程类 的设计软件例如PKPM、SAP2000 等基本过程都差不多，只不过最大的区别在于 ansys 的建模实在是蛋疼了一些。 废话不多说，以下面的一根悬臂钢筋混凝土梁来教新手如何快速进入ansys 的大堂，每一步都有GUI 操作，完了之后会有相应部分的命令流，这里多说一 句，一个ansys 的使用高手必然是一个精通apdl 编程的能手，所以我建议新手 在学习的时候最好以apdl 入手，GUI 操作辅助，这样在学习的时候能节省大量 时间，而不会浪费在GUI 毫无意义的重复操作上。 此题如下： 悬臂梁如下，梁宽200mm，梁顶有两根直径为16 的钢筋，钢筋中心距梁 边的距离为40mm，在梁端附近受集中力P=100KN 的作用.要求对此悬臂梁进行 完全线弹性分析，结果要显示主应力迹线。材料参数：混凝土弹性模量为 3000MPa,钢筋的弹性模量取200GPa，不考虑材料自重。（建模时注意单位的协 调性） 一、题目解读与材料单元定义 注意此题要求进行完全线弹性分析，此话的意义在于我们可以用除solid65 以外的其他实体单元。在ansys 单元中，solid65 是专门用于模拟钢筋混凝土构 件的单元，但用此单元模拟时，一般是需要考虑材料的非线性，也即是多用于 构件的非线性分析，并且需要材料的本构模型。 此题要求我们做弹性分析，我们可以用link8 单元模拟钢筋，用solid45 单 元模拟混凝土，注意高版本的ansys 已经将许多低阶单元合并掉了，以ansys14 为例，在link 单元中只有180，而低阶的link8、link10 等已被合并。 首先，我们进行单元的定义，命令流如下： /prep7 !进入前处理模式 Et,1,link180 !定义单元180，单元编号为1 Et,2,solid45 !定义单元solid45 ，单元编号为2 值得说明的是，由于ansys 版本的变化，版本之间单元的合并等等导致不 同版本之间单元的编号发生了变化，在GUI 操作中有时候并不能找到我们所熟 悉得单元，这时候可以通过命令流的方式调用。 GUi 操作如下： 在定义solid45 的时候我们发现由于ansys 版本太高，低阶单元solid45 已被 合并，但我并不知道什么单元更合适，因此我们采用在命令流窗口中输入 solid45 来完成其调用。（定义完后，可以返回看看已经定义的单元，是不是45 已经出现了？） 定义单元不仅仅只有调用单元类型，还有一个更为重要的就是对单元实常 数的赋值，这部分大家可以多看看ansys 关于单元的help,上面说的很详细。 针对link180 我们需要对其截面面积进行赋值，过程如下： 命令流： R,1,0.25*3.14*16*16 !钢筋的截面面积，实常数编号为1 GUI ： 然后我们进行材料的定义 命令流： Mp,ex,1,30000 Mp,prxy,1,0.2 !混凝土弹性模型为30000 ，泊松比为0.2，编号为1 Mp,ex,2,200000 Mp,prxy,2,0.3 !钢筋弹性模型为200000，泊松比为0.3，编号为2 GUI 操作： 二、实体建模 材料与单元属性定义完后，我们就可以进行有限元模型的建立了，一般说 来，有两种建模方式，一种是从物理模型到有限元模型，一种是直接建立有限 元模型。一般情况下，我们是建立物理模型，然后通过单元属性赋值，单元划 分，最后完成有限元模型的建立。 建模前，应首先理清建模的思路，分析该模型，可知其几何模型较为简 单，我们将坐标原点设在变截面处，钢筋线的建立我们采用工作面划分体的思 路完成。