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現(xiàn)代砌體結(jié)構(gòu)正向高層、抗震方向發(fā)展。為了適應(yīng)這種發(fā)展需要，應(yīng)加快對現(xiàn)代砌體結(jié)構(gòu)理論的研究。毋庸質(zhì)疑，有限元分析已經(jīng)成為研究的重要途徑之一。近年來隨著一些大型有限元分析軟件的開發(fā)應(yīng)用，砌體結(jié)構(gòu)的有限元分析得到越來越廣泛的重視，不少研究工作者開展了用ANSYS進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)有限元分析的研究，獲得了一些有益的成果。綜觀這些研究可以發(fā)現(xiàn)，由于砌體結(jié)構(gòu)非線性有限元模擬的復(fù)雜性，目前在模型選取、材料本構(gòu)、參數(shù)確定、迭代算法、收斂準(zhǔn)則等有限元分析的關(guān)鍵問題方面尚未總結(jié)出一般性的規(guī)律和結(jié)論可供參考。為此，對ANSYS應(yīng)用于砌體結(jié)構(gòu)非線性有限元分析的適用性展開研究。
砌體是由砌塊和砂漿組成的二相復(fù)合材料，對其進(jìn)行有限元分析常有兩類模型：分離模型和整體連續(xù)體模型。分離模型即是將砌塊和砂漿分別建模，可采用兩種處理方式：一種是不考慮磚與砂漿之間的粘結(jié)滑移，將砌塊與砂漿接觸面的所有節(jié)點(diǎn)自由度耦合在一起；另一種是考慮磚與砂漿之間的粘結(jié)滑移，將砌塊與砂漿通過接觸單元或非線性彈簧單元聯(lián)系在一起。由于磚與砂漿之間的粘結(jié)滑移關(guān)系曲線目前研究尚不成熟，接觸面的水平粘附強(qiáng)度常常難以得到，目前使用前一種方式的較多且較易實(shí)現(xiàn)。整體連續(xù)體模型即是將砂漿和砌塊作為一個(gè)整體來考慮，連續(xù)體單元的材料參數(shù)可通過以下三種方式獲得：一是試驗(yàn)實(shí)測；二是按規(guī)范取值，規(guī)范無規(guī)定時(shí)則根據(jù)現(xiàn)有的砌體本構(gòu)關(guān)系和材料性質(zhì)的有關(guān)研究選用；三是根據(jù)由復(fù)合材料力學(xué)發(fā)展起來的均質(zhì)化理論，將所有組成材料的幾何和本構(gòu)信息融入到一個(gè)代表性體積單元(RVE)中，按計(jì)算確定RVE的等效材料屬性。前兩種均以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，較符合實(shí)際，且容易獲得，應(yīng)用方便；第三種計(jì)算RVE等效材料參數(shù)的過程相當(dāng)繁瑣，且需已知砌塊和砂漿的力學(xué)參數(shù)，其推廣應(yīng)用受到了限制。
總體來說，分離模型可以模擬砌塊與砂漿之間的作用和砌體破壞機(jī)理，適用于模擬小型試驗(yàn)砌體的破壞行為，但計(jì)算量大，建模繁瑣；整體連續(xù)體模型適于分析大規(guī)模的墻體，但對于詳細(xì)的應(yīng)力分析和理解砌體多樣的失效機(jī)理卻顯得不足。采用哪種模型一般應(yīng)視分析目的而定。
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