FEA 裂缝分析
FEA 裂缝分析
FEA 混凝土裂缝分析的简单介绍
原理简介
裂缝模型
1. 弥散式裂缝模型
当应力值达到开裂应力时，则垂直于拉应力的方向生成若干条裂缝。通过修改材料本构模型来考虑裂缝的影响；
无需修改单元网格，易于有限元程序实现，应用广泛。
对正常配筋构件，该裂缝模型结果更接近工程实际。
2. 分离式裂缝模型
当应力值达到开裂应力时，混凝土开裂，单元将在节点两侧分离，裂缝成为单元与单元之间的边界。
分析过程需要不断调整单元的网格划分；
可以模拟裂缝的开展及计算裂缝的宽度。
多用于分析只有一条或几条关键裂缝的素混凝土或少筋混凝土结构。
3. 断裂力学模型
研究带裂缝构件在各种条件下裂缝的扩展、失稳和断裂规律；
主要集中于单个裂缝的应力应变场分布问题；
对于裂缝间相互影响问题，研究还不成熟。
总应变模型
- 固定裂缝模型
混凝土开裂后，裂缝方向保持不变
- 转动裂缝模型
裂缝方向始终保持与主拉应变方向垂直，因而随主拉应变方向变化
刚度矩阵
- 切线刚度矩阵
根据应力应变曲线，得到切线方向的弹性模量，计算刚度矩阵
应力应变关系采用增量形式时，弹性模量应采用切线模量，即采用切线刚度矩阵
切线刚度矩阵：局部裂缝或裂缝扩展分析；
- 割线刚度矩阵
根据应力应变曲线，得到割线方向的弹性模量，计算刚度矩阵
应力应变关系采用全量形式时，弹性模量应采用割线模量，即采用割线刚度矩阵
割线刚度矩阵：裂缝呈分布状态的钢筋混凝土结构；不考虑各方向泊松比；
混凝土本构
- 受压
fc为轴心抗压强度设计值
- 受拉
ft为轴心抗压强度设计值
Gf：I型断裂能=5.095*(fcu立方抗压强度标准值^0.975)N/m，C30为140.39N/m
h：裂缝宽度=2*Gf/(ft^2)，C30为0.137mm
- 剪切
一般，钢筋混凝土梁：0.5；钢筋混凝土深梁：0.25；剪力墙：0.125；
弥散模型分析
建模略
1. 材料
2. 分析工况
荷载步骤数：10（可以少）
收敛标准：位移标准
离散模型分析
1. 定义材料
混凝土材料与弥散不同。将各项函数修设为常量；剪切设为弹性。
2. 定义界面单元
法向刚度模量是弹性模量
切向刚度模量为弹性模量/100
3. 创建界面单元
选择单元的界面
4. 结果查看
2d结果为单元坐标
N轴向力；T剪力；PT裂缝宽度