本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體為一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法。

背景技術(shù)：

1、纖維筋是一種取代鋼筋用于土木工程領(lǐng)域的新型纖維復(fù)合材料，纖維筋與混凝土之間的粘結(jié)性能是保證其協(xié)同作用承受荷載的重要前提。

2、然而，通常情況下纖維筋與普通混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度相對(duì)帶肋鋼筋來(lái)說(shuō)較小，在相關(guān)數(shù)值模擬中如忽視纖維筋與混凝土的粘結(jié)滑移關(guān)系可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相差較大。

3、因此，需要提出一種基于ansys有限元計(jì)算平臺(tái)提出一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系模擬方法，用來(lái)解決纖維筋與混凝土之間的相互作用關(guān)系的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，所述方法包括以下步驟：

3、定義單元類型、材料本構(gòu)；

4、建立幾何模型、劃分網(wǎng)格；

5、建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系；

6、在界面單元與混凝土單元之間建立約束方程；

7、模型建立完畢，進(jìn)行加載求解。

8、優(yōu)選的，所述定義單元類型、材料本構(gòu)的具體操作包括：

9、分別定義混凝土、纖維筋的單元類型、材料本構(gòu)關(guān)系，以及混凝土與纖維筋界面單元及粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，界面單元的變形方向設(shè)置為沿纖維筋方向，混凝土與纖維筋界面的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系為：

10、τ＝τ(s)；

11、式中：τ為混凝土與纖維筋界面滑移量為s時(shí)對(duì)應(yīng)的粘結(jié)力。優(yōu)選的，建立幾何模型、劃分網(wǎng)格的具體操作包括：

12、建立混凝土三維實(shí)體模型、二維纖維筋線模型，然后分別劃分網(wǎng)格并賦予相應(yīng)的單元類型、材料屬性，纖維筋劃分網(wǎng)格時(shí)均勻劃分使相鄰纖維筋節(jié)點(diǎn)間距相等為l，則混凝土與纖維筋界面單元的f～s關(guān)系曲線為：f＝alτ(d)；

13、式中：f為界面單元受力，a為纖維筋單元截面積。

14、優(yōu)選的，建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作包括：

15、在混凝土單元與原纖維筋節(jié)點(diǎn)之間沿纖維筋方向插入非線性彈簧單元、其余方向耦合自由度實(shí)現(xiàn)纖維筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移與協(xié)同受力。

16、優(yōu)選的，建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

17、建立容納纖維筋節(jié)點(diǎn)的數(shù)組a，并將纖維筋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序存入數(shù)組中。

18、優(yōu)選的，建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

19、在原位置復(fù)制纖維筋的節(jié)點(diǎn)，建立容納復(fù)制節(jié)點(diǎn)的數(shù)組b，并將復(fù)制的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序存入數(shù)組中。

20、優(yōu)選的，建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

21、新建數(shù)組c，用來(lái)存放復(fù)制節(jié)點(diǎn)中參與建立粘結(jié)滑移關(guān)系的節(jié)點(diǎn)編號(hào)。

22、優(yōu)選的，建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

23、在復(fù)制節(jié)點(diǎn)中逐一選擇出與纖維筋節(jié)點(diǎn)建立粘結(jié)關(guān)系的節(jié)點(diǎn)。

24、優(yōu)選的，建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

25、在相互對(duì)應(yīng)的復(fù)制節(jié)點(diǎn)與纖維筋節(jié)點(diǎn)之間沿纖維筋方向建立界面粘結(jié)單元和其余方向耦合自由度。

26、優(yōu)選的，在界面單元與混凝土單元之間建立約束方程的具體操作包括：

27、采用celntf命令將選定的所有復(fù)制節(jié)點(diǎn)與選定的混凝土單元連接起來(lái)生成約束方程。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

29、本發(fā)明提出的纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，通過在混凝土單元內(nèi)部復(fù)制纖維筋節(jié)點(diǎn)，并在復(fù)制節(jié)點(diǎn)與原纖維筋節(jié)點(diǎn)之間沿纖維筋方向插入非線性彈簧單元、其余方向耦合自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)纖維筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移與協(xié)同受力。采用本發(fā)明建立有限元模型時(shí)不要求混凝土節(jié)點(diǎn)與纖維筋節(jié)點(diǎn)重合，因此不受混凝土與纖維筋有限元網(wǎng)格劃分的影響，二者可以分別單獨(dú)建模及劃分網(wǎng)格，從而能顯著降低建模難度、提高建模效率。

技術(shù)特征：

1.一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：所述定義單元類型、材料本構(gòu)的具體操作包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：建立幾何模型、劃分網(wǎng)格的具體操作包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系的具體操作還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，其特征在于：在界面單元與混凝土單元之間建立約束方程的具體操作包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種纖維筋與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的模擬方法，包括以下步驟：定義單元類型、材料本構(gòu)；建立幾何模型、劃分網(wǎng)格；建立混凝土與纖維筋粘結(jié)滑移關(guān)系；在界面單元與混凝土單元之間建立約束方程；模型建立完畢，進(jìn)行加載求解；有益效果為：通過在混凝土單元內(nèi)部復(fù)制纖維筋節(jié)點(diǎn)，并在復(fù)制節(jié)點(diǎn)與原纖維筋節(jié)點(diǎn)之間沿纖維筋方向插入非線性彈簧單元、其余方向耦合自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)纖維筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移與協(xié)同受力。

技術(shù)研發(fā)人員：劉衛(wèi)未,楊帆,聶艷俠,范昕,鹿英奎,姚華彥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30