在之前的一篇技术文章中介绍了如何确定钢纤维混凝土的材料属性，然后在有限元结构分析软件RFEM中将这些材料参数进行转换。 纯钢纤维混凝土主要用于工业地板和中等荷载基础板。 对于单纯的纤维内力计算，内力的线性弹性计算并不能得出任何经济的结果。 因此，对于极限状态，通常使用塑性方法。 但是，这些塑性方法非常不适用于正常使用极限状态。 无论所分析的极限状态如何，非线性有限元计算始终是可能的。 我们将根据迭代计算得出的内力值进行手动设计。
输入拓扑和荷载
楼板作为基础面输入。 对于本技术文章的基础板，基础按照Kolar和Nemec [3]使用“有效土”法进行。 边角处的附加弹簧和单个弹簧考虑了相邻的土体（另请参阅本文 ）。 您还可以使用附加模块RF-SOILIN计算面弹性基础。
最终的极限状态设计是由架子支座上的荷载和架子下的荷载表示的。 架子支座荷载定义为自由矩形荷载。 此外，在支座支座上还设置了网格细化点，以便将荷载分配到分布在多个单元上的底板中。
定义材料属性
在 RFEM 中使用附加模块 RF-MAT NL 包含的材料模型“ 二维/三维各向同性损伤”来显示钢纤维混凝土的材料性能。 采用的钢纤维混凝土是根据 DIN EN 1992-1-1 [2] 和德国钢筋混凝土结构委员会 (DAfStb) 关于钢纤维混凝土指南 [1] 规定的 C30/37 L1.2/L0.9 混凝土，两个性能等级 L1/L2 = L1.2/L0.9。 对于非线性计算，我们在应力-应变图的受压侧按 3.1.5 [2] 设置抛物线分布。 下图为上述钢纤维混凝土的工作线特征分布图。
对于正常使用极限状态，我们必须使用特征应力-应变曲线。 对于非线性计算承载力极限状态，必须按照钢结构钢筋[1] ，并且按照德国钢筋混凝土规范（DAfStb）准则第5.7章的规定：
[Rd = R（FCR; 1.04⋅F FcrLi;˚FYR中，fTR）/γR
哪里
1.04⋅f fcrLi... 是钢纤维混凝土开裂后根据性能等级L1或L2吸收的拉应力平均值
fcR ，fyR ，ftR... 是混凝土强度的平均值，按照NA.10，DIN EN 1992-1-1 [2]
γR... 是系统电阻的分项系数。 对于纯钢纤维增强的混凝土构件，γR被假定为1.4。
的部分安全系数γR可以被认为是在电阻侧，在进入材料特性时，或在动作侧。 在本文中，我们定义了非线性工作线时，直接应用全局部分安全系数γR。 图03显示了承载能力极限状态下的折减的应力-应变曲线和SLS的折减曲线。
对于非线性计算，必须逐步应用荷载。 如果荷载增量的计算没有收敛在预设的最大迭代步数内，则在计算参数中增加最大迭代步数。 Zusätzlich kann mit der Wahl des unsymmetrischen Gleichungslösers in den Berechnungsparamentern eine bessere Konvergenz bei Verwendung eines nichtlinearen Materialmodells erreicht werden.
承载能力极限状态验算
如果满足以下条件，则认为达到了极限状态：
- 临界最终钢纤维增强混凝土εCU1对压缩侧和张力侧菌株ε˚FCT，u的到达。
- 在整个系统或部分系统中达到了无差异平衡的临界状态。
完成底板非线性设置后，检查顶部和底部的最大和最小应变。 如果未达到临界极限应变，则进行极限状态分析。
计算最终极限状态下的应变。
顶部：
- 最大受压应变εmin- = -1.9‰<3.5‰
- 最大拉伸应变εmax- = 4.2‰<25.0‰
底部：
- 最大受压应变εmin+ = -1.05‰<3.5‰
- 最大拉伸应变εmax+ = 9.9‰<25.0‰
图05显示了基础板顶部的最大变形（-z）。
通过遵守极限应变，可以成功地确定最终的受弯极限状态。 我们必须在承载能力极限状态下进行附加设计。例如冲切。
关于材料模型“各向同性损伤2D/3D”非线性计算的建议
RFEM基于应力-应变曲线的多边形定义，期望应力-应变曲线始端的切线模量为钢纤维混凝土的弹性模量。 这意味着在进入钢纤维混凝土工作线时也必须调整混凝土的预设割线模量。 在工作线的受压侧或受拉侧的第一个多边形点期望材料的弹性模量为斜率。
在该技术文章中附加了一个Excel文件，以帮助您在输入和计算图表点时使用。 在此Excel文件中，根据分析的极限状态（ULS或SLS），可以确定将使用的应力-应变曲线，并将其传递到剪贴板的RFEM输入对话框中。 随附视频中也显示了这种方法。
您可以在RFEM中保存定义的应力-应变图，并在其他项目中重复使用。 因此，您可以在RFEM中创建您自己的钢纤维混凝土材料库。
由于存在明显的非线性，应按多个荷载增量施加荷载。 选择荷载增量的次数，使系统在第一个荷载增量中保持线性弹性状态。 这改善了计算的收敛性。 您可以在计算参数中全局控制荷载增量的数量，在每个荷载组合或荷载工况中局部控制荷载增量的数量。 已经证明有20个以上的荷载增量可以迭代实现楼板在承载力极限状态下的设计荷载。 我们为荷载组合局部定义了20个荷载增量（图08）。
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