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砖砌体裂缝模拟的基本思路与操作方法

发布于：2024-02-02 14:21:02 来自：建筑结构/砖混结构 [复制转发]

建筑结构中，混凝土结构、钢结构已占据大部分市场，然而砖砌体作为一种传统结构，目前仍被广泛用于各种结构、各种用途的建筑中，尤其是砖混结构及民用建筑中则更加普遍。一般来说，砖砌体出现裂缝是十分普遍的现象，而砖砌体在一定范围内的裂缝也是正常的、无害的，只有当裂缝超过了一定的容许值，才会影响结构的安全使用，甚至导致结构的损坏或破坏。

砖砌体裂缝从受力机制方面考虑可以分为受压裂缝、受弯裂缝、受拉裂缝以及受剪裂缝。关于砖砌体裂缝的模拟，热度从来不减，这点可从历年学术论文中看出，今日就简单分享一下ANSYS中如何模拟砖砌体的裂缝。

不同于计算软件，在有限元软件中要完全模拟出砖砌体的裂缝，需要从两个方面进行考虑：一是砖块本身的裂缝模拟，另外一个则是砖块之间由于砂浆产生的裂缝模拟。

事实上，很多时候砌体裂缝的出现都是砂浆产生的裂缝先于砌块本身的裂缝，故而要很好的模拟砌体裂缝，如何考虑砂浆所带来的裂缝至关重要。

下图为为一些裂缝现场。

总的来讲，关于砖砌体裂缝的模拟可从如下方面进行考虑：

一、砖本身的裂缝，在ANSYS中可借用三维实体单元Solid65单元来模拟开裂；

二、砂浆之间的裂缝，利用接触单元+内聚力本构模型（CZM）处理。

本文重点阐述在ANSYS中如何使用接触单元+CZM模型来处理砂浆之间的裂缝，文中案例为了计算过程简单化，将三维模型简化为了二维模型，也即没考虑砖本身的开裂问题，假定开裂只发生在砂浆中，计算平台采用ANSYS Workbench（有粉丝抱怨水哥一直用经典，今天就用workbench试试啦^_^），计算模型如下：