2020-05-21
94
Создание конечно-элементных моделей опытных образцов осуществлялось с учетом особенностей нагружения, закрепления, армирования. Проводились предварительные расчёты для принятия сетки и шага разбиения, которые определяют сходимость численного решения [1], [17]. Согласно этим условиям, шаг разбиения составил 7 мм. Сетка, принятая в работе, соответствует параметру «качества», определяющему точность решения. При моделировании бетона, опор и анкерных головок поперечных стержней применялись твердотельные КЭ С3D8(R) (An 8-node linear brick, reduced integration). КЭ С3D8 имеет интеграции узлов только в углах и линейную интерполяцию в каждом направлении. Твердотельный элемент С3D8 является наиболее общим элементом, принятым в соответствии с его быстрым решением и хорошей точностью. Продольная арматура в плитах и колоннах моделировалась с помощью стержневых КЭ B31 (A 2-node linear beam in space).
Для моделирования совместной работы продольной арматуры и бетона использовалась команда «встраивание» – embedded. Это простое и достаточно точное решение для моделирования арматуры в железобетонных плитах. Команда «встраивание» может применяться для встраивания одного или группы встраиваемых элементов в «принимающий» твердотельный элемент, в котором используется реакция для ограничения поступательных степеней свободы встроенных узлов.
Поперечная арматура для решения задачи в явном решателе Abaqus/Explicit моделировалась с помощью специальных разъемов – коннекторов [24]. Преднапряжение поперечной арматуры при усилении плиты на продавливание моделировалось с помощью «силы в разъеме».
Необходимая сила в разъемах, соответствующая силе преднапряжения, определялась методом подбора в предварительных расчётах.
Нагружение модели производилось монотонно возрастающей распределенной нагрузкой на нижнюю грань колонны. Статический характер нагрузки (квазистатичное нагружение) в динамическом решателе определялось из условия минимизации кинетической энергии. Также для снижения энергии в общей работе использовался инструмент искусственного «утяжеления» модели (mass scaling), а параметр «Target Time Increment» принимался равным 0.0005.
В целях сокращения времени расчёта моделировалась только ¼ часть. Граничные условия образца задавались при помощи осесимметричных ограничений. Также между опорами и плитой опытных образцов моделировались контакты для более реального воссоздания эксперимента.
При численном анализе результатов расчёта в качестве критерия разрушения модели на продавливание была принята максимальная суммарная реакция в опорах от продавливающей силы. Общий вид численной КЭ модели образца приведён на рисунке 2.23.
Рисунок 2.23. Общий вид численной КЭ модели
