钢筋混凝土的弹性模量和泊松比

钢筋混凝土弹性模量

钢筋混凝土弹性模量计算方法

(1) 首先建立有限元模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对混凝土的单元类型Solid 65，进入ANSYS主菜单

Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，选择添加Solid 65号混凝土单元。

(2) 点击Element types窗口中的Options，设定Stress relax after cracking为Include，即考虑混凝土开裂后的应力软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。

(3) 下面我们要通过实参数来设置Solid 65单元中的配筋情况。进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Real

Constants->Add/Edit/Delete，添加实参数类型1与Solid 65单元相关，输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋面积，即这类实参数是素混凝土的配筋情况。

(4) 再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积配筋率为5%。

(5) 下面输入混凝土的材料属性。混凝土的材料属性比较复杂，其力学属性部分一般由以下3部分组成：基本属性，包括弹性模量和泊松比；本构关系，定义

钢筋混凝土弹性模量

钢筋混凝土弹性模量计算方法

(1) 首先建立有限元模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对混凝土的单元类型Solid 65，进入ANSYS主菜单

Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，选择添加Solid 65号混凝土单元。

(2) 点击Element types窗口中的Options，设定Stress relax after cracking为Include，即考虑混凝土开裂后的应力软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。

(3) 下面我们要通过实参数来设置Solid 65单元中的配筋情况。进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Real

Constants->Add/Edit/Delete，添加实参数类型1与Solid 65单元相关，输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋面积，即这类实参数是素混凝土的配筋情况。

(4) 再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积配筋率为5%。

(5) 下面输入混凝土的材料属性。混凝土的材料属性比较复杂，其力学属性部分一般由以下3部分组成：基本属性，包括弹性模量和泊松比；本构关系，定义

混凝土 耐久性

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第3 7卷第 4期 2 6年 4月 00

人民长江 Ya gz Ri e n te vr

V 13, o 4 o .7 N .

A r, 20 pl i 06

文章编号：0 1 4 7 (o6o—05—0 10— 19 2o )4 0 8 4

冻融循环后普通混凝土变形特性的试验研究商怀帅 尹全贤2宋玉普覃丽坤。 (. 1大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，宁大连 162; 2大连市公路管理处，宁大连辽 104 .辽 162; 3大连大学土木建筑系，宁大连 16 2 ) 10 4 .辽 16 2摘要：经过 02、0 7对、55、5次冻融循环作用后的普通混凝土在双轴压荷载作用下的变形特性进行了试验研究， 测得了混凝土试件在两个加栽方向的强度及应力一应变关系，并对试验结果进行了分析，讨论了冻融循环及中间应力对峰值应力点对应的应变的影响。在分析试验资料的基础上，建立了冻融循环作用后普通混凝土在应变空间的破坏准则；这项试验研究工作为复杂应力状态下可能经受冻融循环作用的普通混凝土结构提供了经济可靠的设计和理论依据。

关

键

词：混凝土；冻融循环；应变空间；力比；应破坏准则

中图分类号： V

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称：

实验项目名称：电测法测定材料的弹性模量及泊松比

学院：

专业：

指导教师：

报告人：姓名： 学号： 班级： 姓名： 学号： 班级： 姓名： 学号： 班级： 姓名： 学号： 班级： 姓名： 学号： 班级：

实验时间：

第37卷第24期2011年8月

文章编号：1009-6825（2011）24-0107-02

SHANXI

山西

ARCHITECTURE

建筑

Vol．37No．24Aug．2011

·107·

基于ANSYS的混凝土有效弹性模量模拟分析

李

摘

勇

要：在细观层次上将混凝土看作由骨料和砂浆组成的二相复合材料，应用通用有限元软件ANSYS对混凝土的有效

Mori-Tanaka方法等细观力学方法预测结果与有限元数值试验得到的结果进模量进行了模拟，并将稀疏分布、自洽方法、

行比较，对这些细观力学方法预测精度及其变化规律进行了讨论，对混凝土材料性能的研究具有重要意义。

关键词：细观力学，混凝土，有效弹性模量，有限元分析中图分类号：TU528

混凝土材料性能的研究对于充分发挥材料强度、提高工程结

构的安全性都具有重要意义，其弹性模量是结构分析和设计中的国内外学者提出了多种模型来预测弹性模量与混凝土重要参数，

细观结构组分及相应力学性能的关系，以达到对混凝土材料进行优化设计的最终目的

［1］

文献标识码：A

为考虑其他骨料的影响，自洽法假定将骨料单独嵌于弹性性能未

知的等效介质之中，且骨料周围等效介质的弹性常数恰好就是复合材料的弹性常数。

4）广义自洽法。为更好地考虑基体与骨

拉伸长法测定金属丝的杨氏弹性模量

[实验目的]

1、弹性限度内，验证虎克定律，学习用静态拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。 2、掌握光杠杆法测定长度微小变化的原理，并掌握其使用，学会望远镜尺组的使用。

3、学会用逐差法处理数据。 [实验仪器与器材]

1、弹性模量测定仪（包括主体支架、光杠杆、望远镜尺组） 2、待测金属丝

3、螺旋测微器、钢卷尺、直尺 4、砝码组

5、水准仪 [实验原理]

测定某金属的杨氏弹性模量，一般采用弹性限度内的拉伸试验。取一粗细均匀的金属丝，

d2长为L，截面积为S??，d为截面直径，将其上端固定，下端悬挂质量为m的砝码，

4F?L测金属丝内产生单位面积的强力，即应力??，单位长度的伸长应变??，虎克定理

SL指出，在弹性限度内，应力与应变成正比，即

F?L?y （5-1-1） SLy称为金属材料杨氏弹性模量，它完全由材料的性质所决定。

将（5-1-1）式改写成 ?L?FL （

变形模量、弹性模量、压缩模量的关系

变形模量的定义在表达式上和弹性模量是一样的E=ζ/ε，对于变形模量ε是指应变，包括弹性应变εe和塑性应变εp，对于弹性模量而言，ε就是指εe(计算变形模量时，应变ε包括了弹性应变和

塑性应变)。

岩土的弹性模量要远大于压缩模量和变形模量，而压缩模量又大于变形模量。弹性模量>压缩模量>变形模量。

弹性模量也叫杨氏模量（岩土体在弹性限度内应力与应变的比值）压缩模量是有侧限的，杨氏模量是无侧限的。同样的土体，同样的荷载，有侧限的土体应变小，所以压缩模量更大才对。这只是弹性理论上的关系，对土体这种自然物不一定适用。土体计算中所用的称为“弹性模量”不一定是在弹性限度 内。E——弹性模量；Es——压缩模量；Eo——变形模量。

弹性模量＝应力/弹性应变，它主要用于计算瞬时沉降。

压缩模量和变形模量均＝应力/总应变。压缩模量是通过现场取原状土进行实验室有侧限压缩实验得出的，而变形模量则是通过现场的原位载荷试验得出的，它是无侧限的。弹性模量要远大于压缩模量和变形模量，而压缩模量又大于变形模量。地堪报告中，一般给出的是土的压缩模量Es与变形模量Eo，而一般不会给出弹性模量E。

数值模拟中一般用Eo，E（50），达到峰值应力（应变

第37卷第24期2011年8月

文章编号：1009-6825（2011）24-0107-02

SHANXI

山西

ARCHITECTURE

建筑

Vol．37No．24Aug．2011

·107·

基于ANSYS的混凝土有效弹性模量模拟分析

李

摘

勇

要：在细观层次上将混凝土看作由骨料和砂浆组成的二相复合材料，应用通用有限元软件ANSYS对混凝土的有效

Mori-Tanaka方法等细观力学方法预测结果与有限元数值试验得到的结果进模量进行了模拟，并将稀疏分布、自洽方法、

行比较，对这些细观力学方法预测精度及其变化规律进行了讨论，对混凝土材料性能的研究具有重要意义。

关键词：细观力学，混凝土，有效弹性模量，有限元分析中图分类号：TU528

混凝土材料性能的研究对于充分发挥材料强度、提高工程结

构的安全性都具有重要意义，其弹性模量是结构分析和设计中的国内外学者提出了多种模型来预测弹性模量与混凝土重要参数，

细观结构组分及相应力学性能的关系，以达到对混凝土材料进行优化设计的最终目的

［1］

文献标识码：A

为考虑其他骨料的影响，自洽法假定将骨料单独嵌于弹性性能未

知的等效介质之中，且骨料周围等效介质的弹性常数恰好就是复合材料的弹性常数。

4）广义自洽法。为更好地考虑基体与骨

第9章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝验算及耐久性

一、填空题

1.混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于 正常使用 极限状态的设计要求，验算时材

料强度采用标准值，荷载采用标准值、准永久值。

2. 增大构件截面高度 是提高钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的最有效措施。

3.平均裂缝宽度计算公式中，?sk是指 裂缝截面处的纵向钢筋拉应力 ，其值是按荷载

效应的 标准 组合计算的。

4.钢筋混凝土构件的平均裂缝间距随混凝土保护层厚度增大而 增大 ，随纵筋配筋率增

大而 减小 。

5.钢筋混凝土受弯构件挠度计算中釆用的最小刚度原则是指在 相同符号 弯矩范围内，

假定其刚度为常数，并按 最大弯矩 截面处的最小刚度进行计算。

6.裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数?是指 裂缝间受拉纵筋平均应变与裂缝截面处的受拉纵筋应变 之比，反映了裂缝间 拉区混凝土 参与工作的程度。

7.结构构件正常使用极限状态的要求主要指在各种作用下的 裂缝宽度 和 变形 不应

超过规定的限值。

8.结构的耐久性设计要求是指结构构件应满足 设计使用年限 的要求。 9.混凝土结构应根据 使用环境类别 和 结构类别 进行耐久性设计。

10.在荷载作用下，截面受拉区混凝土中出现裂缝，裂缝宽度与 受拉纵筋应力

钢 筋 混 凝 土

教 案

钟 小 兵

建筑工程系结构教研室

1

四川理工学院建筑工程系结构教研室教案

授课教师 钟小兵 开课系 建工系 授课 课程名称 开课学期 07-08-1 土木051、2 系级 专业 及班 钢 筋 混 凝 土Ⅰ 课程类型 课程教学 总学时数 学时分配 （ ） 必修课（ √ ） 选修课考核方式 考试（√ ） 考查（ ） 80 学分数 5 理论课80学时； 实践课 学时； 作 吴培明、彭者 少民 作 者 丁大钧 沈蒲生 沈蒲生 方鄂华 罗福午 聂建国 Bungale S .Taranath 罗福午译 出版社及 出版时间 武汉理工 2005 书 名 《混凝土结构原理》（上、中、下） 教材名称 混凝土结构（上下） 出版社及出版时间 东南大学出版社2002 高等教育出版社2005 高等教育出版社2005 中国建筑工业出版社2005 清华大学出版社2005 2005 中国建筑工业出版社1999 混凝土结构设计原理 第2版 混凝土结构设计 第2版 参考书目 高层建筑结构设计 建筑结构概念设计及案