第２８卷第５期２００６年１０月

重庆建筑大学学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ｖ０１．２８Ｎｏ．５

０ｃｔ．２００６

ＡＮＳＹＳ在砌体结构非线性有限元分析中的应用研究４

李英民，

韩

军，

刘立平

（重庆大学土木工程学院，重庆４０００４５）

摘要：在采用ＡＮＳＹＳ进行砌体结构非线性有限元分析时，目前还缺乏可以借鉴的普遍性研究结论。论文根据程序特点和研究问题的本质，探讨了ＡＮＳＹＳ应用于砌体有限元分析时模型建立、材料本构、破坏准则、迭代算法、收敛准则、预应力的模拟等问题，以典型试验结果为基础，通过算例分析探讨了其适用性，并提出了相关建议。

关键词：ＡＮＳＹＳ；有限元分析；砌体结构；非线性中图分类号：ＴＵ３６５

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６—７３２９（２００６）０５—００９０—０７

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＮＳＹＳｔｏＦｉｎｉｔｅ

ＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＮｏｎｌｉｎｅａｒ

Ｍａｓｏｎｒｙ

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ

ＬＩＹｉｎｇ—ｍｉｎ，ＨＡＮＪｕｎ，ＬＩＵＬｉ—ｐｉｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＮＳＹＳｈａｓｂｅｃｏｍｅ

ｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ

４０００４５，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）

ａｎ

ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｏｌｆｏｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍａｓｏｎｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｉｓｆｅｗｃｏｍｍｏｎ

ｅｓｓｅｎｃｅ

ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＡＮＳＹＳａｎｄｔｈｅｉｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍａｓｏｎｒｙ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｏｍｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓ

ｗｉｔｈＡＮＳＹＳ，ｓｕｃｈ

ａｓ

ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄｅｌｌｉｎｇ，ｍａｔｅｒｉａｌｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ

ＳＯｏｎ，ａｒｅ

ｄａｍａｇｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ｉｔｅｒａｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎ

ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｙｐｉｃａｌｍａｓｏｎｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆＡＮＳＹＳ

ｔｏ

ｍａｓｏｎｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌ－

ｙｓｉｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＮＳＹＳａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＮＳＹＳ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｍａｓｏｎｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒ

现代砌体结构正向高层、抗震方向发展。为了适进行有限元分析常有两类模型：分离模型和整体连续

体模型。分离模型即是将砌块和砂浆分别建模，可采用两种处理方式：一种是不考虑砖与砂浆之间的粘结

应这种发展需要，应加快对现代砌体结构理论的研究。毋庸质疑，有限元分析已经成为研究的重要途径之一。

近年来随着一些大型有限元分析软件的开发应用，砌体结构的有限元分析得到越来越广泛的重视，不少研究工作者开展了用ＡＮＳＹＳ进行砌体结构有限元分析的研究，获得了一些有益的成果¨。ｏ。综观这些研究可以发现，由于砌体结构非线性有限元模拟的复杂性，目前在模型选取、材料本构、参数确定、迭代算法、收敛准则等有限元分析的关键问题方面尚未总结出一般性的规律和结论可供参考。为此，对ＡＮＳＹＳ应用于砌体结构非线性有限元分析的适用性展开研究，讨论上述

滑移，将砌块与砂浆接触面的所有节点自由度耦合在

一起；另一种是考虑砖与砂浆之间的粘结滑移，将砌块与砂浆通过接触单元或非线性弹簧单元联系在一起。由于砖与砂浆之间的粘结滑移关系曲线目前研究尚不成熟，接触面的水平粘附强度常常难以得到，目前使用

前一种方式的较多且较易实现。整体连续体模型即是将砂浆和砌块作为一个整体来考虑，连续体单元的材

料参数可通过以下三种方式获得：一是试验实测；二是

按规范取值，规范无规定时则根据现有的砌体本构关系和材料性质的有关研究选用；三是根据由复合材料

力学发展起来的均质化理论，将所有组成材料的几何和本构信息融入到一个代表性体积单元（ＲＶＥ）中，按计算确定ＲＶＥ的等效材料属性¨’６ｏ。前两种均以试验为基础，较符合实际，且容易获得，应用方便；第三种计

问题，并结合算例分析给出相应建议，供相关研究参

考。

１砌体结构有限元模型

砌体是由砌块和砂浆组成的二相复合材料，对其

｛收稿日期：２００６—０４—１８

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０００８０１７）

作者简介：李英民（１９６８一），男，山东人，博士，教授，主要从事结构抗震研究。