ANSYS Solid65单元实常数设置说明及实例演示

      在采用ANSYS进行整体建模的过程中，Solid65单元实常数的设置关系到了整个建模的准确性，因此合理理解并且准确设置65单元的实常数是进行非线性分析的关键一环。先就对solid65单元实常数进行简单的说明并配一实例演示。

        首先来看ANSYS help 关于65单元实常数的解释说明：

        Solid65单元实常数包含以下内容：

r,real number,mat1,vr1,theta1,phi1,mat2,vr2,theta2,phi2,mat3,vr3,theta3,phi3

其中，real number——实常数编号；
mat1，mat2，mat3——三个方向钢筋的材料编号；

vr1，vr2，vr3——三个方向钢筋的体积配筋率；

theta1,phi1——前者是rebar1在xoy面上的投影与x轴的夹角，后者是rebar1与xoy平面的夹角；
theta2,phi2——前者是rebar2在xoy面上的投影与x轴的夹角，后者是rebar2与xoy平面的夹角；
theta3,phi3——前者是rebar3在xoy面上的投影与x轴的夹角，后者是rebar3与xoy平面的夹角；

       由于更多时候我们采用的是矩形截面的梁，且梁内弯起钢筋也较少，因此比较特殊方向的钢筋角度设置如下：

与x轴平行的钢筋，两个角度应该是：0，0
与y轴平行的钢筋，两个角度应该是：90，0
与z轴平行的钢筋，两个角度应该是：0，90

       记住这三种比较特殊的方向，能有效降低建模出错的几率。下面以一实例来简单说明各种配筋率的计算方法。

        某混凝土简支梁，截面尺寸以及配筋如下所示，采用整体式建模，混凝土采用C30，钢筋采用HRB400，计算中取混凝土泊松比为0.2，钢筋0.3，不考虑两者之间的滑移，保护层厚度取30mm.混凝土本构关系按照规范选取，不考虑混凝土的压碎。钢筋采用双线性理想弹塑性本构模型，屈服应力取350MPa。

试计算定义中实常数的具体数值。

        在计算实常数中之前，应明白所谓整体配筋率是指钢筋体积与单元体积之比，因此，应首先规划好单元的划分个数以及各个区域之间一个大概的钢筋分布形式。例如针对该简支梁，在计算实常数具体数值之前，应明确划分方式，单元大小以及素混凝土所在区域。根据该梁配筋特点，梁横截面划分方式如下所示，其中1、2、3、4分别代表配筋率不同的区域，三个等式分别代表单元划分尺寸。

各个区域配筋率计算如下：

1号区域为素混凝土区域，各方向配筋率为0

2号区域：

X：8*8/4*3.14/75/30=0.0223

Y：8*8/4*3.14/75/30=0.0223

Z：8*8/4*3.14/30/30=0.0558

3号区域：

X：8*8/4*3.14/75/30=0.0223

Y：0

Z：0

4号区域：

X：0

Y：8*8/4*3.14/75/30=0.0223

Z：0

建模命令流如下：

finish

/clear

/prep7

et,1,solid65

!==========

!混凝土材料定义

!==========

!实常数定义

!素混凝土，1号区域

r,1

!2号区域

r,2,1,0.0223,0,0,1,0.0223,90,0,1,0.0558,0,90

!3号区域

r,3,1,0.0223,0,0

!4号区域

r,4,1,0.0223,90,0

!==========

blc4,,,150,300,2550

!Z向切割

*do,i,1,33

wpoffs,,,75

vsbw,all

*enddo

!X向切割

wpcsys,-1

wprota,,90

wpoffs,,,-15

vsbw,all

*do,i,1,9

wpoffs,,,-30

vsbw,all

*enddo

!Y向切割

wpcsys,-1

wprota,,,90

wpoffs,,,15

vsbw,all

*do,i,1,4

wpoffs,,,30

vsbw,all

*enddo

!=============

vsel,s,loc,x,15,45
vsel,a,loc,x,150-45,150-15
vsel,u,loc,y,0,15
vsel,u,loc,y,300-15,300
vsel,u,loc,y,45,45+210
vatt,1,2,1

vsel,s,loc,x,45,45+60
vsel,u,loc,y,0,15
vsel,u,loc,y,300-15,300
vsel,u,loc,y,45,45+210
vatt,1,3,1

vsel,s,loc,x,15,45
vsel,a,loc,x,150-45,150-15
vsel,u,loc,y,0,45
vsel,u,loc,y,300-45,300
vatt,1,4,1

allsel,all
vsel,u,mat,,1
vatt,1,1,1

allsel,all

!钢筋赋值完毕
!===============
lesize,all,,,1
vmesh,all

!显示钢筋

/eshape,1
/device,vector,1

整体模型中的钢筋单元如下所示：