为探索角钢混凝土柱的轴压性能 ，本文在已有试验的基础上 ，应用 ANSYS软件建立了角钢混凝 土柱的有限元模型 ，对角钢约束混凝土柱进行了数值仿真分析 ，得到了荷载 一位移全过程曲线，并与试验所得的 荷载 一位移曲线进行了对比，二者吻合良好。最后给出了试件在极限状态时混凝土和钢骨架的等效应力图，为角 钢约束混凝土轴压短柱承载力公式的提出奠定了数据基础。 【关键词】 角钢混凝土柱 ；ANSYS软件；数值仿真 【中图分类号】 TU398．9 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2011)07—0058—02 到 目前 为止 ，国内外 对 内置角钢混凝 土柱 的研 究 较 多 ，但对 于新建 的外 包角 钢混凝 土 柱 的研 究 较 少 ，都是针对外包钢加 固已有钢筋混凝 土柱 方面开 展 了研究工作 ，相应 的成熟 理论 和大量 的试验研究 尚少 ， 更无正规 出版 的设 计施 工规 范。众 所周 知 ，试验 会消 耗 大量 的资金 和 人力 ，鉴 于此 ，本 文利 用有 限元 软件 ANSYS对 角钢混凝土柱进行了数值模拟 ，与已有 的试验荷载 一位移曲线进行了对比，吻合良好，验证了 有限元模型的合理性 ，为进一步仿真探索该类柱的其 它力学性能奠定基础 。 1 有 限元仿 真 本文采用先建 立柱 的几 何实体 模 型 ，再 进行 有 限 元 网格划分 最终 形成 有 限元模 型。利 用 ANSYS中的 SOLID45和 SOLID65两种实 体单元 ，通过输 入 实体 的 三维坐标来分别建立几何模型 ，首先建立混凝土实体 ， 然后在混凝土实体的四角布置角钢 ，角钢之间用钢板 箍相连 ，模拟焊接好 的角 钢骨架 。本 文采用 角钢 和混 凝 土之 间完全 粘结 的假 定 ，将创建 好的混凝 土 实体 和 钢板采用 GLUE命令粘结起来 ；利用 sweep法对角钢 约束混凝土短柱进行网格划分 ；为了在模拟过程中保 证柱顶面各点位移保持一致 ，将角钢约束混凝土短柱 顶面上所有的节点施加 ，z方 向的位移 约束 ，即只能 产生 y方向的位移 ，同时将 面上所有节 点 l，方 向的 自 由度耦合 ，对角钢约束混凝土短柱的底面采用面上全 约束 ，模拟固端。混凝土几何实体模型、钢骨架模型和 整体有限元模型如图 1～图3所示。 2 结果对 比与 分析 采用上述的有限元分析方法，开展了文献 [3]中 lO根外包角钢混凝土柱的仿真分析 ，ANSYS数值仿真 分析结果 与试验 得到的曲线对 比情况 如图 3所示 。 从 图 4中可 以看 出 ，钢 板缀板 的间距 对角钢 混凝 土柱的延性有很大 的影响 。所有的构件在达 到极限承 载力后，承载力下降缓慢，表现出很好的延性性能。对 图l混凝土实体模型 图2 角钢骨架模型 图3 整 体模 型 于缀板间距 小 于等 于 50mm的 试件 在 达 到极 限荷 载 后 ，其荷载 一位移曲线基本保持水平，下降段不明显； 而对 于缀板间距大于 50ram 的试件 ，承载力 下降较快 ， 延性较差。总体上来说，随着缀板间距的增大，构件的 极限承载力减小 ，试件 的延性系数越小 ，这一点与试验 结果得 出的结论是 相吻合 的 ，可见缀 板间距 是控制 外 包角钢混凝土试件的力学性能的主要参数之～。 图 5和 图 6分别 为试件 ASRC2达 到极 限 承载能 力时混凝土和钢骨架等效应力分布云图。从图上可看 出 ，混凝 土四角处应 力最大 ，说明角钢和缀板组成的钢 骨架对角部 的混凝 土约束最好 ，在试 件达到极 限承 载 力时 ，角钢 已经完全达到屈服强度

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