钢筋混凝土的弹性模量 (5页)

钢筋混凝土的弹性模量钢筋混凝土的弹性模量篇一：弹性模量解析英文名称：ElasticModulus，又称Young'sModulus（杨氏模量）定义：材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。单位：达因每平方厘米。意义：弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。说明:又称杨氏模量。弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性t变形难易程度的表征。用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示，单位为牛/米^2。模量的性质依赖于形变的性质。剪切形变时的模量称为剪切模量，用G表示；压缩形变时的模量称为压缩模量，用K表示。模量的倒数称为柔量，用J表示根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的规定：混凝土的弹性模量（×10^4N/mm^2）为：C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C802.202.552.803.003.153.253.353.453.553.603.653.703.753.80钢筋的弹性模量（×10^5N/mm^2）为：HPB235级钢筋：2.1HRB335级钢筋、HRB400级钢筋、RRB400级钢筋、热处理钢筋：2.0消除预应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢线、刻痕钢丝）：2.05钢铰线：1.95一种方法：用规范规定的受弯构件的短期刚度BS除以构件的I（惯性矩）；另一种方法：EA=E1A1+E2A2（E为等效模量，E1为钢筋模量，E2为混凝土模量）EI=E1I1+E2I1即等效前后的面内刚度和弯曲刚度分别相等。在结构中钢筋混凝土和素混凝土的弹性模量是差不多的，有些细微的差别，在10％以内。这其中和配筋率有一定关系。而素混凝土的弹性模量主要和混凝土的强度等级有关，不同的强度等级的弹性模量不同，从C20到C60混凝土的弹性模量在2.0×10^4～3.5×10^4MPa之间两部分内容一结合你要求的2种弹性模量就出来了。。弹性模量、泊松比与是不是钢筋、钢管没有关系，和尺寸也没有关系，就是钢材的弹性模量和泊松比。钢材的弹性模量：2.06×10e5MPa，泊松比：0.25～0.3篇二：钢筋混凝土弹性模量计算方法钢筋混凝土弹性模量计算方法(1)首先建立有限元模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对混凝土的单元类型Solid65，进入ANSYS主菜单Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete，选择添加Solid65号混凝土单元。(2)点击Elementtypes窗口中的Options，设定Stressrelaxaftercracking为Include，即考虑混凝土开裂后的应力软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。(3)下面我们要通过实参数来设置Solid65单元中的配筋情况。进入ANSYS主菜单Preprocessor->RealConstants->Add/Edit/Delete，添加实参数类型1与Solid65单元相关，输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋面积，即这类实参数是素混凝土的配筋情况。(4)再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积配筋率为5%。(5)下面输入混凝土的材料属性。混凝土的材料属性比较复杂，其力学属性部分一般由以下3部分组成：基本属性，包括弹性模量和泊松比；本构关系，定义等效应力应变行为；破坏准则，定义开裂强度和压碎强度。下面分别介绍如下。(6)首先进入ANSYS主菜单Preprocessor->MaterialProps->MaterialModels，在DefineMaterialModelBehavior窗口中选择Structural->Linear->Elastic->Isotropic，输入弹性模量和泊松比分别为30e9和0.2(7)下面输入混凝土的等效应力应变关系，这里我们选择vonMises屈服面，该屈服面对于二维受力的混凝土而言精度还是可以接受的。在DefineMaterialModelBehavior窗口中选择Structural->Nonlinear->Inelastic->RateIndependent->IsotropicHardeningPlasticity->MisesPlasticity->Multilinear，输入混凝土的等效应力应变曲线如下图所示。(8)最后输入混凝土的破坏准则，在DefineMaterialModelBehavior窗口中选择Structural->Nonlinear->Inelastic->Non-metalPlasticity->Concrete，设定混凝土的裂缝张开剪力传递系数为0.5，裂缝闭合剪力传递系数为0.9，混凝土的单轴抗拉强度为3e6，单轴抗压强度为30e6，开裂软化参数为1，其他空着使用默认值。其参数具体意义参见《混凝土结构有限元分析》一书。(9)接着还要定义钢筋材料性质。在DefineMaterialModelBehavior窗口菜单中选择Material->New，加入新的材料。添加以下属性：Structural->Linear->Elastic->Isotropic，设定材料的弹性模量为2×109，泊松比为0.27。。进入Structural->Nonlinear->Inelastic->RateIndependent->IsotropicHardeningPlasticity->MisesPlasticity->Bilinear，设定屈服强度为310e6,屈服后的切线模量为2e9。(10)下面开始建立几何模型，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->InActiveCS，输入以下两个关键点坐标(0,0,0)和(3,0,0)(11)进入ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Copy->Keypoints，选择刚才建立的两个关键点，延Y轴方向复制0.05，然后再次选择初次建立的关键点，延Y轴方向复制0.5。(12)进入ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Area->Arbitrary->ThroughKPs，选择关键点1,2,4,3，建立第一个面，选择关键点3,4,6,5，建立第二个面(13)进入ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Operate->Extrude->Areas->ByXYZOffset，选择刚才建立的两个面，设定拉伸的高度为Z方向，距离为0.2，拉伸。完成几何形体建模工作。得到的几何体如图所示。(14)完成几何建模后下面要开始进行网格划分。首先指定几何体的物理属性。进入ANSYS主菜单Preprocessor->Meshing->MeshAttributes->PickedVolumes，选择Volume1（相对小一些的那个），设定物理属性如下，注意此时的实参数为配筋混凝土。(15)同样选择Volume2，设定其物理属性如图，注意此时的实参数为素混凝土。(16)下面进入ANSYS主菜单Preprocessor->Meshing->SizeCntrls->ManualSize->Global->Size，设定单元最大尺寸为0.2。(17)进入ANSYS主菜单Preprocessor->Meshing->Volumes->Mapped->4to6sided，选择所有的实体，完成网格划分。(18)完成建模后就可以进入求解步骤。进入ANSYS主菜单Solution->AnalysisType->NewAnalysis，设定分析类型为Static。进入ANSYS主菜单Solution->AnalysisType->Sol'nControls，在SolutionControls的Basic页面设置预期分析子步数为20步，最小步数为20步，每步都输出结果。(19)在SolutionControls窗口的Nonlinear页面设置Alwaysiterationto25equilibriumiterations，避免不必要的荷载步长折减。点击Setconvergencecriteria，设定收敛标准为力的二范数，误差容限为0.02。(20)进入ANSYS主菜单Solution->DefineLoads->Apply->Structural->Displacement->OnNodes，选择Node3、35、16、48，添加Y方向位移约束。选择Node35，约束所有自由度，选择Node48，约束Z方向自由度。(21)下面输入荷载。进入ANSYS主菜单Solution->DefineLoads->Apply->Structural->Displacement->OnNodes，选择Node75和123，添加Y方向位移荷载，大小为-0.01。(22)进入ANSYS主菜单Solution->Solve->CurrentLS，求解当前荷载工况。中间会出现两次警告信息，点击继续执行（Proceed）(23)进入ANSYS主菜单TimeHistPostproc时程后处理器，添加时程变量节点75的Y方向位移和Y方向反力。选择用节点75的Y方向位移为横坐标，绘制Y方向反力。得到荷载位移曲线如图。(24)选择ANSYS顶部菜单PlotCtrls->DeviceOptions，在DeviceOptions窗口中设置Vectormodel(wireframe)为On。进入ANSYS主菜单GeneralPostproc->PlotResults->ConcretePlot->CrackCrush，得到结构最终混凝土裂缝分布如篇三：钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量摘自《混凝土结构设计原理》（第3版）主编沈蒲生附表10-8