第23卷第3期　　　　　　　　　　　　　　

贵州水力发电

　　　　　　　　　　　　　　2009年6月

GUIZHOUWATERPOWER

计算机应用

混凝土徐变在ANSYS中的二次开发应用

程　伟

(贵州省水利工程管理局,贵州　贵阳　550002)

摘要:利用大型通用有限元商业软件ANSYS提供的用户子程序对ANSYS进行二次开发,将混凝土徐变的指数函数模型及变应力作用下混凝土徐变方程的隐式解法引入ANSYS,实现了混凝土徐变问题在该软件的计算,相关算例计算成果表明该方法是可行的。

关键词:计算机软件;混凝土徐变;ANSYS二次开发

中图分类号:TP319　　　文献标志码:B　　　文章编号:1007-0133(2009)03-0068-0　引言

明,,间而有所增加,(或蠕变)。混凝土徐变应力与时间的关系见图1

。

,通过二。

1　混凝土徐变的有限元求解

混凝土是弹性徐变体,混凝土的徐变柔度为:

)=J(t,τ

)E(τ

)+C(t,τ(1)

式中:E(τ)为混凝土瞬时弹性模量;C(t,τ)为混凝土徐变度。

用增量法求解,把时间τ划分成一系列时间ττττ段:Δ1,Δ2,……,Δn,在时段Δn内产生的应变增量为:

εετετ{Δn}={n(n)}-{n(n-1)}=

图1　混凝土徐变的应变-时间曲线

εΔεΔεΔεΔε{Δn}+{n}+{n}+{n}+{n}

ecT0s

(2)

大量试验结果表明,当应力小于混凝土强度的50%时,徐变应变与所施加的应力具有线性关系。

ec

εε式中:{Δn}为弹性应变增量;{Δn}为徐变应变T0εε增量;{Δn}为温度应变增量;{Δn}为自生体积s

ε变形增量;{Δn}为干缩应变增量。

对于混凝土徐变,国内外学者建立了有效模量法、

老化理论、弹性徐变理论、弹性老化理论、继效流动理论及龄期调整有效模量法6种计算理论。这些理论都服从鲍尔兹曼(L.Boltzman)叠加原理———在时间t作用下的总应变为每一应力增量Δ引起应变的总和。

有限元法是利用电子计算机的一种数值分析方法,它在工程技术领域中的应用十分广泛,几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可以用它求得满意的数值结果。ANSYS是目前世界上最通用的有限元分析软件之一,它融热、电、磁、流体、结构、声学分析于一体。由于ANSYS的通用特点,使其专业针对性不强;但是ANSYS程序的开放结构,使得用户可以利用ANSYS内部提供得二次开

混凝土的徐变不但与当前应力状态有关,还与应力历史有关,计算中需要记录应力的历史。为了提高计算的精度与效率,徐变度采用指数形式。

)=C(t,τ

s=1

ψ(τ)[1-∑

s

e

)-rs(t-τ

]

(3)

τ假设在每一个时段Δi中应力呈线性变化,即

eε应力对时间的导数为常数,则弹性应变增量{Δn}

为:e

εσn}(4){Δ[Q]{Δn}=

E(n)τ式中:E(n)为中点龄期n=(n-1+τn)/2=τn-1

Δτσn}表达式如下:+015[Q]、{Δn的弹性模量;

发工具,对其进行二次开发,满足不同用户的需 68

收稿日期:2009-04-03

作者简介:程　伟(1974—),

男,湖北省孝昌县人,工程师,从事

水利工程管理工作。