ansys弹塑性分析实例

1. 弹塑性分析中的主要问题

ABAQUS提供了多种材料的本构关系和失效准则模型

弹塑性变形行为：

Abaqus默认的采用屈服面来定义各项同性屈服

金属材料的弹塑性行为：

（四个阶段） ???曲线：弹性阶段：

???p，应力应变服从胡克定律：??E?

?p????e，???不再是线性关系，卸载后变形完全消失，仍属于弹性变形

屈服阶段：

屈服阶段表现为显著的塑性变形，此阶段应力基本不变，应变不断增加，屈服现象的出现于最大切应力有关系，屈服极限为?s 强化阶段：

材料恢复抵抗变形的能力，使它继续变形必须增加拉力，强度极限为?b 局部变形阶段：

???b后，在试样的某一局部范围内，横向尺寸突然急剧减小，形成缩颈现象

卸载定律，冷作硬化（比例极限得到提高，退火后可消除）

伸长率??5%，称为脆性材料；??5%，称为塑性材料

强度极限?b是衡量脆性材料的唯一指标，脆性材料主要用作受压杆件，破坏处发生在与轴线成45的斜截面上，而塑性材料主要用作受拉杆件。

应以应力和名义应变：（以变形前的界面尺寸为基础）

?nom?FA0??nom??llo

真实应力和真实应变与名义量的关系：

?true??nom(1??nom)

?t

ru

Analysis for Civil Structure

midas Civil 1 We Analyze and Design the Future

第8章 | 非线性分析

8-7 静力弹塑性分析(Pushover分析) 8-7-1 概要 非线性抗震分析方法可分为非线性静力分析方法和非线性动力分析方法。非线性动力分析方法可以认为是比较准确的方法，但是因为分析时间较长并对技术人员理论水准有较高的要求，所以在实际工程上的普及应用受到了限制。相反静力分析方法虽然在反映结构动力特性方面有所不足，但是因为计算效率较高和操作简单、理论概念清晰等原因被广大设计人员所普遍使用。 静力弹塑性分析又被称为Pushover分析，是基于性能的抗震设计（Performance-Based Seismic Design, PBSD）中最具代表性的分析方法。所谓基于性能的抗震设计是以某种目标性能（target performance）为设计控制目标，而不是单纯的满足规范要求的极限承载能力的设计方法。其步骤是先按照规范要求进行抗震分析和构件设计，然后通过Pushover分析获得结构的极限承载能力，最后通过非线性位移结果评价结构是否满足目标性能要求。 目前规范中推荐

弹塑性力学读书笔记

弹塑性力学的任务是分析各种结构物或其构件在弹性阶段和塑性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性，并寻求或改进它们的计算方法。并且弹塑性力学是以后有限元分析、解决具体工程问题的理论基础，这就要求我们掌握其必要的基础知识和具有一定的计算能力。通过一学期的弹塑性力学的学习，对其内容总结如下：

一、弹性力学

1、弹性力学的基本假定

求解一个弹性力学问题，通常是已知物体的几何形状（即已知物体的边界），弹性常数，物体所受的外力，物体边界上所受的面力，以及边界上所受的约束；需要求解的是物体内部的应力分量、应变分量与位移分量。求解问题的方法是通过研究物体内部各点的应力与外力所满足的静力平衡关系，位移与应变的几何学关系以及应力与应变的物理学关系，建立一系列的方程组；再建立物体表面上给定面力的边界以及给定位移约束的边界上所给定的边界条件；最后化为求解一组偏分方程的边值问题。

在导出方程时，如果考虑所有各方面的因素，则导出的方程非常复杂，实际上不可能求解。因此，通常必须按照研究对象的性质，联系求解问题的范围，做出若干基本假定，从而略去一些暂不考虑的因素，使得方程的求解成为可能。

（1）假设物体是连续的。就是说物体整个体

/PREP7

/TITLE,Steady-state thermal analysis of pipe junction

/UNITS,BIN ! 英制单位；Use U. S. Customary system of units (inches)

! /SHOW, ! Specify graphics driver for interactive run

ET,1,90 ! Define 20-node, 3-D thermal solid element MP,DENS,1,.285 ! Density = .285 lbf/in^3

MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Create temperature table

MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12

! 指定与温度相对应的数据材料属性；导热系数；Define conductivity values

MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.1

第9章 弹塑性动力分析 9-1 概要 非线性抗震分析方法可分为非线性静力分析方法和非线性动力分析方法。其中非线性静力分析方法(静力弹塑性分析)因其理论概念易于理解、计算效率高、整理结果较为容易等原因为设计人员所广泛使用。但是由于静力弹塑性分析存在反映结构动力特性方面的缺陷、使用的能力谱是从荷载-位移能力曲线推导出的单自由度体系的能力谱、不能考虑荷载往复作用效应等原因，在需要精确分析结构动力特性的重要结构上的应用受到了限制。近年因为计算机硬件和软件技术的发展，动力弹塑性分析的计算效率有了较大的提高，使用计算更为精确的动力弹塑性分析做大震分析正逐渐成为结构非线性分析的主流。 9-1-1 动力弹塑性分析的运动方程 包含了非线性单元的结构的运动方程如下。单元的非线性特性反映在切线刚度的计算上，且非线性连接单元的单元类型必须使用弹簧类型的非弹性铰特性值定义。 ???Cu??KSu?fI?fN?p Mu(1) 其中， M ：质量矩阵 C ：阻尼矩阵 KS ：非线性单元和非线性连接单元以外的弹性单元的刚度矩阵 ?,u?? ：节点的位移、速度、加速度响应 u,up ：节点上的动力荷载 fI ：非线性单元沿整体坐标系的节点内力 fN ：非线性连接单元

姓名： 大 连 理 工 大 学 学号： 课 程 名 称： 工程计算软件系统 试卷： 无 考试形式：大作业

院系： 授课院（系）：工程力学系 级 _ 班

标准分 得分 第一题 100 总分 100

一、综述题（共100分）用ansys软件建立如下模型，并进行静力与模态分析。静力分析要

求贴出结构Mises应力及合成位移的云图。模态分析要求求出结构前三阶自振模态，贴出前三

阶模态的振型图。并用文字简要叙述建模过程及思路。

材料性质：弹性模量E=2.1E11Pa，泊松比v=0.3，密度为7800kg/m3 边界条件：4个圆柱孔表面全部固定约束。

荷载：半圆弧表面受均布压力荷载，大小为1.5e6 Pa。

模型：图示尺寸均为毫米，4个圆孔半径均为150毫米。倒角半径均为250毫米

1R=1000 500×500×200 1200 ZYX荷载作用面

土木工程中除了常见的静力分析以外，动力分析，特别是结构在地震荷载作用下的受力分析，也是土木工程中经常碰到的题目。结构的地震分析根据现行抗震规范要求，一般分为以下两类：基于结构自振特性的地震反应谱分析和基于特定地震波的地震时程分析。

　　本算例将以一个4质点的弹簧－质点体系来说明如何使用有限元软件进行地震分析。更复杂结构的分析其基本过程也与之类似。

　　关键知识点：

　　(a) 模态分析

　　(b) 谱分析

　　(c) 地震反应谱输进

　　(d) 地震时程输进

　　(e) 时程动力分析

　　(1) 在ANSYS窗口顶部静态菜单，进进Parameters菜单，选择Scalar Parameters选项，在输进窗口中填进DAMPRATIO=0.02，即所有振型的阻尼比为2%

　　(2) ANSYS主菜单Preprocessor->Element type->Add/Edit/Delete，添加Beam 188单元

　　(3) 在Element Types窗口中，选择Beam 188单元，选择Options，进进Beam 188的选项窗口，将第7个和第8个选项，Stress/Strain (Sect Points) K7, Stress/Strain (Se

习题二

题一：

已知：如下图1.1所示，梁一端固定，自由端受弯矩M=105，截面参数见图1.2，材料弹性模量E=3X107，泊松比μ=0.3。 求：截面上的最大应力和最小应力δmax，δmin？

图1.1

图1.2

解：ansys分析得：

ELEM STREST2 STREST5 STRESB3 STRESB6 1 -700.00 -700.00 300.00 300.00

MINIMUM VALUES

ELEM 1 1 1 1 VALUE -700.00 -700.00 300.00 300.00

MAXIMUM VALUES

ELEM 1 1 1 1 VALUE -700.00 -700.00 300.00 300.00

由ansys的分析可得，应力最值分别发生在梁截面的上下部分，且

混凝土结构的楼板的弹塑性分析

【摘要】随着人均土地的越来越少，各种高层、超高层建筑随处可见，这就为施工过程增加了难度。建筑物的施工包含了很多具体的工程项目，其中楼板的建设是高层建筑物必不可少的一部分。本文讨论了混凝土结构的楼板的弹塑性分析。

【关键词】混凝土结构 楼板 弹塑性分析

楼板是建筑物的重要组成部分，可以起到分隔建筑物空间、支撑水平方向承载力、隔音、隔热等作用，因此楼板施工的质量非常重要。楼层越高，对楼板的质量要求越高。楼板体系在结构住宅中具有十分重要的地位。在传统高层建筑地上部分的总重中，各层楼板的自重约占40%左右。所以，减小楼板自重是减轻房屋总重最有效的办法。而房屋重量主要由基础传递给地基，基础费用一般能够占到工程直接费的20%以上。因此，开发质量轻、强度高的楼板结构形式对于降低结构住宅造价具有重要意义。另外，还可减小结构在地震中的反应，从而提高中高层结构住宅的性价比，真正能够将这种绿色环保型建筑在我国得到推广应用，实现结构住宅的产业化。

一、弹塑性分析方法分类

目前我国主要有四本规范涉及到罕遇地震作用下的弹塑性分析，包括《建筑抗震设计规范》( GB50011—2010) 、《高层建筑混凝土结构技术规程》( JGJ3—20

混凝土结构的楼板的弹塑性分析

【摘要】随着人均土地的越来越少，各种高层、超高层建筑随处可见，这就为施工过程增加了难度。建筑物的施工包含了很多具体的工程项目，其中楼板的建设是高层建筑物必不可少的一部分。本文讨论了混凝土结构的楼板的弹塑性分析。

【关键词】混凝土结构 楼板 弹塑性分析

楼板是建筑物的重要组成部分，可以起到分隔建筑物空间、支撑水平方向承载力、隔音、隔热等作用，因此楼板施工的质量非常重要。楼层越高，对楼板的质量要求越高。楼板体系在结构住宅中具有十分重要的地位。在传统高层建筑地上部分的总重中，各层楼板的自重约占40%左右。所以，减小楼板自重是减轻房屋总重最有效的办法。而房屋重量主要由基础传递给地基，基础费用一般能够占到工程直接费的20%以上。因此，开发质量轻、强度高的楼板结构形式对于降低结构住宅造价具有重要意义。另外，还可减小结构在地震中的反应，从而提高中高层结构住宅的性价比，真正能够将这种绿色环保型建筑在我国得到推广应用，实现结构住宅的产业化。

一、弹塑性分析方法分类

目前我国主要有四本规范涉及到罕遇地震作用下的弹塑性分析，包括《建筑抗震设计规范》( GB50011—2010) 、《高层建筑混凝土结构技术规程》( JGJ3—20