《有限元法及其应用》,机械工业出版社,2006, 光盘演示算例

12分离式钢筋混凝土模型算例 (MARC)

(1) 首先建立有限元模型,进入MARC MAIN MENU-> MESH GENERATION,ADD-> NODES,添加以下节点

(2) 在MESH GENERATION 中选择ELEMENTS-> ADD,点选刚才建立的1,2,3,4节点,建立单元。
(3) 为了便于后面操作,下面将这些单元做成一个选择集(MARC中称为SET)。点击主菜单区左下角的SET按钮,进入SET选择区。点击ELEMENTS->STORE,输入选择集的名称为CONCRETE,点选节点1,建立了第一个选择集。

(4) 继续输入节点坐标

(5) 进入MARC MAIN MENU-> MESH GENERATION-> ELEMENT CLASS,设定单元类型为LINE2(即由两个节点组成的直线单元)。选择ELEMENTS-> ADD,输入关键点5,6。建立第二个单元。

(6) 同样点击SELECT按钮,选择ELEMENT-> STORE,设定选择集的名称为REBAR,选择单元2。建立选择集。
(7) 下面将对网格进行细分。进入MARC MAIN MENU-> MESH GENERATION-> SUB DIVISION,设定分段数为50 10 1,点击主菜单区下面的SET按钮,点击CONCRETE,就对混凝土单元进行了网格细分

(8) 同样设置网格划分数为50 1 1,点击SET->REBAR,对钢筋单元进行细分
(9) 进入MARC MAIN MENU-> MESH GENERATION-> SWEEP,选择SWEEP ALL,将所有重复节点清除。这时混凝土和钢筋单元将共用节点。他们的位移完全协调。
(10) 建立好网格模型后下面添加边界条件。进入MARC MAIN MENU-> BOUNDARY CONDITIONS-> MECHANICAL -> FIXED DISPLACEMENT,设定第一个边界条件的位移约束为X和Y。点击NODE->ADD,选择节点18,添加位移约束。
(11) 点击NEW,添加新的边界条件。设定第二个边界条件的类型为Y方向位移约束,点击NODE->ADD,选择节点546,添加位移约束。
(12) 下面用TABLE来定义顶部的荷载,点击TABLE,进入TABLE菜单,设定TABLE的名称为LOAD,类型为TIME,添加点(0,0)和(1,1),完成TABLE的建立。
(13) 添加新的边界条件,指定边界条件的类型还是Y方向的位移约束,但是数值不再是0,而是-25,并在TABLE一栏中选择刚才建立的名为LOAD的TABLE。

(14) 将新建立的位移约束添加到节点204和380上。
(15) 下面建立材料模型,首先建立混凝土材料模型。进入MARC MAIN MENU-> MATERIAL PROPERTIES->ISOTROPIC,设定混凝土弹性模量为30E3,泊松比为0.2。
(16) 点击ELASTIC-PLASTIC按钮,输入屈服强度为30。

(17) 点击CRACKING按钮,输入开裂强度为3,开裂后软化模量为3E3,压碎应变为0.0033,开裂后的剪力传递系数为1

(18) 点击ELEMENTS-> ADD,选择SET->CONCRETE,把混凝土材料赋予所有的混凝土单元。
(19) 类似的建立钢筋的材料模型,点击NEW,设定弹性模量为200E3,泊松比为0.3,屈服强度为210,并选择SET->REBAR,将钢筋材料赋予所有的钢筋单元。
(20) 下面输入几何属性。进入MARC MAIN MENU-> GEOMETRY PROPERTIES-> PLANAR-> PLANE STRESS,设定厚度为250,将该几何属性赋予所有的混凝土单元(ELEMENT-> ADD, SET-> CONCRETE)
(21) 点击NEW,进入MARC MAIN MENU-> GEOMETRY PROPERTIES->3D -> TRUSS,设定桁架的截面积为1250。将该几何属性赋予所有的钢筋单元。
(22) 以上完成所有的建模工作,下面建立分析模型并求解。
(23) 进入MARC MAIN MENU-> LOADCASES ->MECHANICAL-> STATIC,设定分析类型为静力分析。进入SOLUTION CONTROL,设定允许非正定分析。

(24) 进入MARC MAIN MENU-> JOBS ->MECHANICAL,选择刚才建立的LOADCASE(LCASE1),在JOB RESULTS中选择输出应力、应变、开裂应变和塑性应变

(25) 选择ELEMENT TYPES,选择MECHANICAL-> PLANE STRESS,选择3号单元,赋予所有的混凝土单元。进入3D TRUSS/BEAM,选择9号单元,赋予所有的钢筋单元。
(26) 点击JOBS->RUN,提交任务SUBMIT(1),开始计算直至出现3004成功结束标志。
(27) 进入MARC MAIN MENU-> RESULTS,点击OPEN DEFAULT,打开结果文件,点击HISTORY PLOT,选择SET NODES,选择加载节点204。
(28) 点击COLLECT GLOBAL DATA,将结果数据读入,进入NODES/VARIABLES-> 点击ADD VARIABLE,设定X轴为竖向位移DISPLACEMENT Y,Y轴为竖向节点反力,点击FIT按钮,得到加载节点的荷载挠度曲线如图

(29) 点击RETURN,回到前一个目录,点击CLIPBOARD-> COPY TO,将会把刚才建立的曲线数据复制到剪贴板。使用者可以将它转贴到EXCEL或者其他软件中绘制图形曲线。
(30) 回到MARC MAIN MENU-> RESULTS,点击LAST,设定绘制变形形DEF ONLY,并设定云图显示为PRINCIPAL CRACKING STRAIN MAX(最大开裂应变),得到变形和裂缝分布如图



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