3D打印混凝土的等效单元法有限元模拟

针对3D打印混凝土自身的层面特征和各向异性的力学性能,目前尚缺少有效的数值模拟方法对3D打印混凝土进行力学性能分析的现状,基于变形条件和力学平衡条件,推导出了3D打印混凝土各向异性等效单元的线弹性本构模型,并基于剪应力互等定理给出了3D打印混凝土的层面应力计算方法。以100 mm×100 mm×100 mm的3D打印混凝土立方块体为研究对象,利用ANSYS有限元软件对3D打印混凝土立方块体进行了受力性能的数值模拟分析。结果显示：采用等效单元法得到的单元网格数量减少了64倍,位移结果的整体误差能够控制在1%以内,计算效率提高了430多倍。通过本文研究,采用等效单元法实现了具有层面特征的各向异性3D打印混凝土的有限元模拟分析,能够保证计算精度的前提下大幅度提高计算效率。