SOLID65單元描述：SOLID65單元用于含鋼筋或不含鋼筋的三維實體模型。該實體模型可具有拉裂與壓碎的性能。在混凝土的應(yīng)用方面，如用單元的實體性能來模擬混凝土，而用加筋性能來模擬鋼筋的作用。當(dāng)然該單元也可用于其它方面，如加筋復(fù)合材料（如
SOLID65單元描述：
SOLID65單元用于含鋼筋或不含鋼筋的三維實體模型。該實體模型可具有拉裂與壓碎的性能。在混凝土的應(yīng)用方面，如用單元的實體性能來模擬混凝土，而用加筋性能來模擬鋼筋的作用。當(dāng)然該單元也可用于其它方面，如加筋復(fù)合材料（如玻璃纖維）及地質(zhì)材料（如巖石）。該單元具有八個節(jié)點(diǎn)，CAE，有限元分析每個節(jié)點(diǎn)有三個自由度，即x,y,z三個方向的線位移；還可對三個方向的含筋情況進(jìn)行定義。
本單元與SOLID45單元（三維結(jié)構(gòu)實體單元）的相似，只是增加了描述開裂與壓碎的性能。本單元最重要的方面在于其對材料非線性的處理。其可模擬混凝土的開裂（三個正交方向）、壓碎、CAE，有限元分析塑性變形及徐變，還可模擬鋼筋的拉伸、壓縮、塑性變形及蠕變，但不能模擬鋼筋的剪切性能。有關(guān)SOLID65單元的更細(xì)節(jié)的描述請參見《ANSYS理論手冊》。
SOLID65的幾何模型圖
SOLID65輸入數(shù)據(jù)：
關(guān)于單元幾何圖形、節(jié)點(diǎn)位置、單元坐標(biāo)系請見上圖。單元性質(zhì)為八節(jié)點(diǎn)各向同性材料，單元包括一種實體材料和三種鋼筋材料，用命令MAT輸入對混凝土材料的定義，CAE，有限元分析而有關(guān)鋼筋的細(xì)則需在實常數(shù)中定義，包括材料號、體積率、方向角(THETA, PHI)，鋼筋的方向角可通過命令/Eshape以圖示方式校驗。
體積率是指鋼筋的體積與整個單元體積的比，鋼筋的方向通過單元坐標(biāo)系中的兩個角度（度制）來定義。當(dāng)鋼筋的材料號為0或等于單元的材料號時則不考慮它的作用。
另外，有關(guān)混凝土的材料定義，如剪切傳遞系數(shù)，拉應(yīng)力，壓應(yīng)力都應(yīng)在數(shù)據(jù)表中給出，詳細(xì)描述見表“SOLID65混凝土材料數(shù)據(jù)表”。通常剪力傳遞系數(shù)為0～1.0，0表示平滑的裂縫（完全喪失剪力傳遞作用），1表示粗糙的裂縫（幾乎沒有失去剪力傳遞作用）。這就有利于對裂縫開裂與閉合進(jìn)行描述。
有關(guān)單元荷載的描述見“節(jié)點(diǎn)單元荷載”（ANSYS幫助中專有一節(jié)）。壓力作為面荷載作用在單元表面如“SOLID65的幾何模型圖”中帶圈數(shù)字所示。主動力作用在單元內(nèi)。溫度和影響（fluences一詞不知如何譯好）可在節(jié)點(diǎn)上作為單元體荷載輸入。節(jié)點(diǎn)I的溫度T（I）默認(rèn)為TUNIF，如其它節(jié)點(diǎn)溫度沒有被指定，則它們默認(rèn)為T（I）。對于其它的輸入模型未指定溫度時默認(rèn)值都為TUNIF。對影響（fluence）的設(shè)定除用0取代TUNIF外與溫度的設(shè)定是相同的。
用命令TREF和BETAD分別用來設(shè)定整體的基準(zhǔn)溫度和阻尼值。用MAT命令指定與單元相關(guān)的基準(zhǔn)溫度值（MP，REFT）或阻尼值（MP，DAMP），但不能對鋼筋的材料號進(jìn)行以上定義。
KEYOPT（1）用于設(shè)定是否考慮大變形，KEYOPT（5）和KEYOPT（6）則提供是多種單元輸出選項（詳見單元解答）。
KEYOPT(7)是與是否考慮應(yīng)力松弛相關(guān)的項，當(dāng)KEYOPT＝1時表示考慮，目的是加速裂縫即將開裂時計算的收斂（在混凝土材料數(shù)據(jù)表的第9個系數(shù)中的輸入值即為拉伸應(yīng)力松弛的折減系數(shù)）。應(yīng)力松弛并不能反應(yīng)因為次生裂縫的產(chǎn)生而引起的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的變化。松弛系數(shù)在裂縫處為零，因此，相應(yīng)的開裂面上的剛度也是零。
在幾何非線性分析時可用“SOLCONTROL,,,INCP”命令設(shè)定考慮抗壓剛度的影響。抗壓剛度的影響在線性屈曲分析中會被自動考慮。
SOLD65單元輸入總結(jié)：
節(jié)點(diǎn)：
I,J,K,L,M,N,O,P
自由度：
UX,UY,UZ
實常數(shù)：
MAT1, VR1, THETA1, PHI1, MAT2, VR2,
THETA2, PHI2, MAT3, VR3, THETA3, PHI3
(這里的 MATn 是材料號, VRn 是體積率, 而THETAn 和 PHIn 方向角，代表了三種鋼筋材料。)
材料性質(zhì)：
EX, ALPX, PRXY or NUXY, DENS (用于混凝土)
EX, ALPX, DENS (用于每種鋼筋)
還可通過MAT命令設(shè)定阻尼與基準(zhǔn)溫度。
表面荷載：
壓力―――
面1（J-I-L-K），面2（I-J-N-M），面3（J-K-O-N），
面4（K-L-P-O），面5（L-I-M-P），面6（M-N-O-P）
體荷載：
溫度―――
T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N), T(O), T(P)
影響（Fluences）--
FL(I), FL(J), FL(K), FL(L), FL(M), FL(N), FL(O), FL(P)
特性：
Plasticity（塑性）
Creep（蠕變\徐變）
Cracking（開裂）
Crushing（壓碎）
Large deflection（大變形）
Large strain（大應(yīng)變）
Stress stiffening（應(yīng)力強(qiáng)化）
Birth and death?。ㄉ溃▎卧?？）
Adaptive descent
KEYOPT(1) 大變形控制:
0 --
考慮大變形
1 --
不考慮
KEYOPT(5) 混凝土線性解的輸出控制:
0 --
只打印質(zhì)心的線性解
1 --
給出每個積分點(diǎn)的解
2 --
輸出節(jié)點(diǎn)應(yīng)力
KEYOPT(6) 混凝土非線性解輸出控制:
0 --
只打印質(zhì)心的線性解
3 --
同時還給出積分點(diǎn)的解
KEYOPT(7) 開裂后應(yīng)力松馳考慮選項:
0 --
不考慮拉伸應(yīng)力松馳
1 --
考慮應(yīng)力松馳，有助于計算收斂
SOLID65單元信息：
列在“SOLID65混凝土材料數(shù)據(jù)表”中的數(shù)據(jù)項是通過TB命令來建立的。表中未重新賦值的項默認(rèn)為0或其特定默認(rèn)值。數(shù)據(jù)表首先用TB（with LAB=CONC）命令生成，再用命令TBTEMP定義溫度，用命令TBDATA定義其余表項。最多可定義六種溫度，相應(yīng)與每種溫度都可用TBDATA建立C1～C9各項的值。
SOLID65混凝土材料數(shù)據(jù)表
常數(shù)
含義
1
裂縫張開剪力傳遞系數(shù).
2
裂縫閉合剪力傳遞系數(shù)
3
單軸抗拉強(qiáng)度
4
單軸抗壓強(qiáng)度
5
雙軸抗壓強(qiáng)度
6
圍壓大小
7
圍壓下雙軸抗壓強(qiáng)度
8
圍壓下單軸抗壓強(qiáng)度
9
拉應(yīng)力折減系數(shù) 當(dāng) KEYOPT(7) = 1時有效 (默認(rèn)為 0.6).
注：當(dāng)變量3（4）被設(shè)為-1時表示混凝土無開裂（無壓碎），如只輸入前1－4項，則5－8項取默認(rèn)值，如5－8項中給定了其中一項的值，則其余3項也必需給出。
SOLID65 輸出數(shù)據(jù)：
與單元相關(guān)的解答輸出項有以下兩方面：
l 所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)位移；
l 其它輸出項見“SOLID65單元輸出數(shù)據(jù)說明表”
一些細(xì)則的說明可見“SOLID65應(yīng)力輸出圖”。單元應(yīng)力的方向平行于單元坐標(biāo)系，只有當(dāng)非線性特性被考慮時才有相應(yīng)的輸出，當(dāng)然也只有對鋼筋參數(shù)進(jìn)行過定義，才有關(guān)于它的輸出。如可能發(fā)生開裂或壓碎，那具體情況也會在積分點(diǎn)上輸出，因為開裂和壓碎可能發(fā)生在任一積分點(diǎn)上。在POST1中用命令PLCRACK可顯示各積分點(diǎn)的狀態(tài)。對輸出結(jié)果更普便的說明可參見“結(jié)果輸出說明”，對各種結(jié)果數(shù)據(jù)（圖形）的查看方法請見《ANSYS入門指南》。
SOLID65應(yīng)力輸出圖
單元輸出說明表的有關(guān)事項解釋如下：
表中第一列給出了各輸出項的名稱，用命令ETABLE（POST1）及ESOL（POST26）可定義這些變量用于查詢。第三列表示某一變量值是否在輸出文件中給出，第四列某一變量值是否在結(jié)果文件中給出。
無論是第三還是第四列，“Y”表示可以輸出，列中的具體數(shù)值則表示在滿足特定條件時才輸出，而“－”則表示不輸出。
SOLID65單元輸出數(shù)據(jù)說明表
Name
Definition
O
R
EL
單元號
Y
Y
NODES
節(jié)點(diǎn)： I, J, K, L, M, N, O, P
Y
Y
MAT
材料號
Y
Y
NREINF
鋼筋數(shù)量
Y
-
VOLU:
體積
Y
Y
PRES
壓力作用面P1由節(jié)點(diǎn) J, I, L, K圍成; P2由I, J, N, M圍成; P3由 J, K, O, N圍成; P4由K, L, P, O圍成; P5由L, I, M, P圍成; P6由M, N, O, P圍成。
Y
Y
TEMP
作用在各節(jié)點(diǎn)上的溫度 T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N), T(O), T(P)
Y
Y
FLUEN
作用在各節(jié)點(diǎn)上的影響 FL(I), FL(J), FL(K), FL(L), FL(M), FL(N), FL(O), FL(P)
Y
Y
XC, YC, ZC
Location where results are reported
Y
6
S:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
應(yīng)力
1
1
S:1, 2, 3
主應(yīng)力
1
1
S:INT
應(yīng)力強(qiáng)度
1
1
S:EQV
等效應(yīng)力
1
1
EPEL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
彈性應(yīng)變
1
1
EPEL:1, 2, 3
彈性主應(yīng)變
1
-
EPEL:EQV
等效彈性應(yīng)變 [7]
1
1
EPTH:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
平均熱應(yīng)變
1
1
EPTH:EQV
等效熱應(yīng)變 [7]
1
1
EPPL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
塑性應(yīng)變均值
4
4
EPPL:EQV
等效塑性應(yīng)變 [7]
4
4
EPCR:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
蠕變均值
4
4
EPCR:EQV
等效蠕變 [7]
4
4
NL:EPEQ
等效塑性應(yīng)變均值
4
4
NL:SRAT
Ratio of trial stress to stress on yield surface
4
4
NL:SEPL
應(yīng)力應(yīng)變曲線上的平均等效應(yīng)力（混凝土的）
4
4
NL:HPRES
靜水壓力
-
4
THETCR, PHICR
裂縫的方向角THETA和 PHI
1
1
STATUS
單元狀態(tài)
2
2
IRF
鋼筋號
3
-
MAT
材料號
3
-
VR
體積率
3
-
THETA
X-Y平面內(nèi)的方向角
3
-
PHI
X-Y平面外的方向角
3
-
EPEL
單軸彈性應(yīng)變
3
-
S
單軸彈性應(yīng)力
3
-
EPEL
單軸彈性應(yīng)變均值
5
5
EPPL
單軸塑性應(yīng)變均值
5
5
SEPL
應(yīng)力應(yīng)變曲線上的平均等效應(yīng)力（鋼筋的）
5
5
EPCR
單軸蠕變均值（鋼筋）
5
5
1、 混凝土求解項目（輸出每個積分點(diǎn)（如KEYOPT（5）＝1）和質(zhì)心）
2、 單元狀態(tài)表（SOLID65單元狀態(tài)表）對應(yīng)項含意：
l Crushed：混凝土被壓碎
l Opend：混凝土開裂，裂縫張開
l Colesed：混凝土開裂，但裂縫閉合
l Neither：混凝土即未開裂也未壓碎
3、 鋼筋求解項給出每種鋼筋情況
4、 混凝土非線性積分點(diǎn)解（如KEYOPT（6）＝3 and the element has a nonlinear material）
5、 鋼筋非線性積分點(diǎn)解（如KEYOPT（6）＝3 and the rebar has a nonlinear material）
6、 僅在質(zhì)心利用＊GET命令可得的選項。
7、 等效應(yīng)變用一個有效的泊松比：對于彈性和熱量問題這個值通過“MP，PRXY”命令設(shè)定，對于塑性和蠕變問題這個值被設(shè)為0.5。
SOLID65混合單元輸出項
Description
Names of Items Output
O
R
Nodal Stress Solution
TEMP, S(X, Y, Z, XY, YZ, XZ), SINT, SEQV
1
-
1、如果KEYOPT（5）＝2，則輸出每個節(jié)點(diǎn)的值。
SOLID65單元狀態(tài)對應(yīng)表
狀態(tài)
方向 1的狀態(tài)
方向2的狀態(tài)
方向 3的狀態(tài)
1
Crushed
Crushed
Crushed
2
Open
Neither
Neither
3
Closed
Neither
Neither
4
Open
Open
Neither
5
Open
Open
Open
6
Closed
Open
Open
7
Closed
Open
Neither
8
Open
Closed
Open
9
Closed
Closed
Open
10
Open
Closed
Neither
11
Open
Open
Closed
12
Closed
Open
Closed
13
Closed
Closed
Neither
14
Open
Closed
Closed
15
Closed
Closed
Closed
16
Neither
Neither
Neither
“SOLID65項目和序號表”中列出了在后處理中可通過ETABLE命令加參數(shù)及數(shù)字序號的方法定義可列表察看的有關(guān)變量的細(xì)則。詳細(xì)參見《ANSYS基本分析指南》中有關(guān)“The General Postprocessor (POST1)”和“The Item and Sequence Number Table”部分。下面是表格的一些使用說明：
Name
指在“SOLID65單元輸出數(shù)據(jù)說明表”中的有關(guān)變量。
Item
命令ETABLE中使用的參數(shù)。
I,J,...,P
節(jié)點(diǎn)I,J,...,P所對應(yīng)的數(shù)字序號。
IP
積分點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)字序號
SOLID65項目和序號表
Output Quantity Name（變量名）
ETABLE和 ESOL 命令輸入項
Item（參數(shù)）
Rebar 1
Rebar 2
Rebar 3
EPEL單軸彈性應(yīng)變均值
SMISC
SIG
SMISC
EPPL單軸塑性應(yīng)變均值
NMISC
EPCR單軸蠕變均值
NMISC
SEPL應(yīng)力應(yīng)變曲線上的平均等效應(yīng)力
NMISC
SRAT
NMISC
Output Quantity Name（變量名）
ETABLE 和 ESOL命令輸入項
Item
（參數(shù)）
I
J
K
L
M
N
O
P
P1?。▔毫ψ饔妹?）
SMISC
P2?。▔毫ψ饔妹?）
SMISC
P3?。▔毫ψ饔妹?）
SMISC
P4 （壓力作用面4）
SMISC
P5?。▔毫ψ饔妹?）
SMISC
P6?。▔毫ψ饔妹?）
SMISC
S:1 主應(yīng)力1
NMISC
S:2 主應(yīng)力2
NMISC
S:3 主應(yīng)力3
NMISC
S:INT 應(yīng)力強(qiáng)度
NMISC
S:EQV 等效應(yīng)力
NMISC
FLUEN作用在各節(jié)點(diǎn)上的影響
NMISC
Output Quantity Name
（變量名）
ETABLE 和 ESOL命令輸入項
Item
Integration Point
STATUS 單元狀態(tài)
NMISC
Dir 1
THETCR 平面內(nèi)的方向角
NMISC
PHICR 平面外的方向角
NMISC
Dir 2
THETCR 平面內(nèi)的方向角
NMISC
PHICR 平面外的方向角
NMISC
Dir 3
THETCR 平面內(nèi)的方向角
NMISC
PHICR 平面外的方向角
NMISC
SOLID65的假定和限制：
l 不允許使用零體積單元；
l 單元可以如“幾何模型圖”編號，也可將圖中的IJKL面與MNOP面的編號交換。同時單元不能被扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致形成兩個單獨(dú)體，在對單元不恰當(dāng)編號時這種情況最可能發(fā)生。
l 所有的單元應(yīng)有八個節(jié)點(diǎn)
l 當(dāng)K與L，O與P節(jié)點(diǎn)重合時單元形狀便成為棱柱體形，當(dāng)然也可退化為四面體。其它的形狀會被四面體自動替換。
l 當(dāng)考慮單元的鋼筋作用時，鋼筋被假定分散在整個單元中，且所有鋼筋的總體積率不能起過1.0。
l 單元是非線性的故要求迭代求解。
l 當(dāng)同時考慮混凝土的開裂與壓碎時，應(yīng)注意要緩慢加載，以免在實際可承受荷載通過閉合裂縫傳遞前出現(xiàn)混凝土的假壓碎現(xiàn)象。這種現(xiàn)象通過泊松效應(yīng)常常發(fā)生在與大量開裂應(yīng)變垂直的未開裂的方向上。同樣也會在壓碎的積分點(diǎn)上出現(xiàn)，輸出的塑性和蠕變應(yīng)變值來自于先前子步的收斂。而且，當(dāng)裂縫已經(jīng)產(chǎn)生，則彈性應(yīng)變的輸出量就包含了開裂應(yīng)變。單元開裂或壓碎后失去的抗剪作用將不能被傳遞到鋼筋上，因為鋼筋沒有抗剪剛度。
l 在考慮開裂或壓碎的材料非線性問題中以下兩項最好不要考慮：
n 應(yīng)力強(qiáng)化效應(yīng)。
n 大應(yīng)變、大變形。
否則，結(jié)果可能不收斂或不正確，特別在有大轉(zhuǎn)角情況下。 |
合作伙伴與授權(quán)機(jī)構(gòu)
總部李老師
