ANSYS有限元软件分析波形钢板混凝土黏结滑移的核心技术是将黏结滑移本构关系准确地转变为弹簧单元F-D曲线，因此在建立模型时必须确保波形钢板与混凝土界面之间的网格单元和节点的位置对应关系准确。F取值与网格尺寸有直接关系，直接影响计算精度，所以网格划分应尽可能规则。建模时先将混凝土部分进行必要的轮廓切分，将波形钢板轮廓切割出来，再利用布尔运算把波形钢板减去，如图6.43（a）、图6.43（b）和图6.43（d）所示。网格采用六面体映射划分方式，这种网格规则，可以方便地计算从属面积A。钢筋与混凝土之间的变形协调可通过实体切分共用节点法或者节点自由度耦合法，本章采用后者。Combin39单元F-D曲线和混凝土应力-应变曲线都有上升段和下降段，具有高度非线性，网格划分和自由端支座对模型收敛性有较大关联。单元尺寸应结合所分析问题的类别而做出合理的定义。对于分析混凝土构件，单元尺寸一般以5 cm为宜，不应小于实际混凝土的颗粒粒径，否则混凝土单元很容易受应力集中影响而导致有限元计算不收敛。考虑到各试件的波形钢板波角是不同的，ANSYS在切分几何体和映射划分网格时，必须避免畸形网格，否则影响收敛。采用四面体过渡网格、合理设置划分段数等操作精细化划分网格，网格形状以近似正方体为宜。考虑到试验采用的是C30细粒混凝土和位置函数取值沿锚固深度方向的连续性，单元尺寸定为1 cm。为了考虑位置函数，将波形钢板埋置长度划分为12段，纵向上定义13个实常数。每段长度为30 mm，每3个单元定义1个实常数。考虑到波谷和波脊的黏结应力不一样，根据表3.7波谷和波脊黏结应力比例系数y，总共定义26个实常数，如图6.43（e）所示。横向切向上由于波角和波脊的限制和试件只受纵向荷载，波形钢板横向切向发生滑移很小。对于横向切向和法向的波形钢板混凝土相互作用力可以用刚度系数远大于纵向方向的弹簧单元来模拟，也可以不用弹簧单元直接将波形钢板与混凝土对应节点的法向自由度和横向切向自由度耦合。试件底部自由端边界约束如果直接施加在混凝土上可能会导致混凝土过早开裂，本章在混凝土底部建了刚性垫块，垫块弹性模量为钢材的1000倍。由于试件具有左右对称性，只需建立一半模型，在对称面加对称约束，在刚性垫块底部加完全约束边界条件。ANSYS模拟混凝土单元和弹簧单元的非线性，经笔者反复调试程序命令流后，采用位移加载方式与力收敛准则结合的方式能获得很好模拟效果，并且模拟出了荷载滑移曲线的下降段。如采用力加载准则，模型收敛受网格密度和荷载子步的影响很大，模拟效果较差。ANSYS计算完成后在时间历程处理器中调用荷载位移曲线，可通过rforce和nsol命令分别调用节点反力和位移。将加载端所有的位移约束节点反力调取后并叠加求和，最后将求和值乘以2倍才是试验对应的荷载。

图6.43　有限元模型(www.daowen.com)