：利用大型有限元结构分析软件 ANSYS，采用三维实体单元对矩形钢管混凝土短柱进行三维建模，同时考虑 材料非线性和几何非线性，通过合理的几何建模 、网格划分和正确的加载方法，模拟分析了矩形钢管混凝土短柱在 轴压荷载作用下的受力性能 ，有 限元 分析 结果 与试 验 吻合较好 。说 明选取 的材料本 构关 系合 适 ，有 限元 分析方法 正确可行 ，能有效 的指 导和补充试验 。 关键词 ：矩形钢管混凝 土 ；短柱 ；轴压 ；非线性有限元 中图分类号 ：TU398 ．9 文献标志码 ：A 文章 编号 ：1008—1933(2013)02—075—05 3D nonlinearfinite elementanalysison shortrectangular concrete-filled steeltubecolumnsunderaxialcompression HA0 Yan’e ，LAN Yongqiang，W U Xiaoqiang (SchoolofCivilEngineering，Yan'anUniversity，Yan’an 716000，China) Abstract：In this paper，using the powerful structure finite elementanalysis software ANSYS，the 3D modelsofshortrectangular concrete-filled steeltubecolumns arefounded by3D solid elementsfirstly． Consideringmaterialnon-linearand geometry non—linear question simultaneously，simulatesandanalyzesthe capacity behaviorsofrectangularconcrete—filledsteeltubularshortcolumnsunder axialcompression through reasonablegeometry modeling，meshingand correctloadingmethod．Theresultsoffiniteelementanalysisare inaccordwith experimentresultswel1．Itistestified thatthematerialconstitutiverelationship issuitale，thenonlinearfiniteelement analysismethod iscorrectandfeasible． Sothatitcan gu idesavailably andsupplementstests． Key words：rectangularconcrete—filled steeltube；short columns；axialcompression；nonlinearfiniteelemet 0 引 言 有限元方法是在结构分析方面迅速发展起来的 一 种有效的数值分析方法 ，目前 已经被广泛的运用 于解决各种工程问题 。把有限元的方法用于钢管混 凝土结构的分析 中，可 以帮助我们 了解钢管混凝土 结构在荷载作用下 的内在受力性能和破坏机理 ，从 而能有效的指导试验 ；有限元分析软件 ANSYS是一 种很好的计算机数值 仿真工具 ，可 以避免某种结构 分析进行的大量编程调试工作及专用程序的局限性 问题。本文采用通用有限元分析软件 ANSYS，对钢 管混凝土中的钢材和混凝土进行三维建模 ，同时考 虑到材料非线性和几何非线性 ，通过不断的试算 ，选 取合理 的单元 ，进行合适的网格划分 ，模拟文献 [1] 的钢管混凝土短柱轴压试 验 ，分析矩形钢管混凝土 短柱在轴压荷载下的受力性能 ，同时运用 ANSYS中 收稿 13期 ：2011．11．16 作者简介：郝艳娥(1979一)，女，陕西西安人，硕士，讲师，研究方向 为钢一混凝土组合结构 。 E —mail：111l1000@qq．con 的后处理功能 ，绘出矩形钢管}昆凝土在极限承载力 时的位移和应力的分布云图 ，探讨了矩形钢管混凝 土内部受力机理和性能。 1 钢材的材料模型 1．1 钢材单元的性质及应用 在 ANSYS中，对钢材采用 SOLID45单元建模 。 SOLID45单元是八节点六面体单元 ，在单元 的每个 节点上有 3个 自由度 ，即分别沿着 3个坐标轴方向。 此单元可以进行塑性 、蠕变、应力硬化 、大变形 以及 大应变分析 ，SOLID45单元的几何形状 、节点方 向以 及坐标轴取向如图 1所示。 1．2 钢 材 的屈服条 件 和强化 准则 弹塑性理 论用 于钢材 已普 遍达 到共 识 ，采用 Von．Mises屈服条件和相关流动法则能够推导其弹 塑性本构关系。不同的强化模型从不同的角度反映 了钢材的特性 ，等向强化模型适 合于单调加载的情 况 ，但对 于循 环加 载却 不 能反 映 包辛 格 (Bausch inger)效应 ；而运动强化模 型或混合强化模型 比较 适用于循环加载。本文采用 Von．Mises屈服条件和

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