基于HyperMesh網格劃分的Abaqus滯回問題求解—漿錨連接裝配式剪力墻滯回模擬

中沫工師-小周

2021年2月27日 09:55

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當下土木工程研究生，多數都在從事裝配式混凝土構件安全或裝配式混凝土構件連接節點力學性能的研究。研究這類問題，幾乎脫離不開對有限元軟件的使用，Abaqus求解能力非常強大，但模型處理能力相對較弱。裝配式混凝土結構的有限元計算與傳統現澆結構相比，其節點處理起來相對復雜，計算結果往往需要凸顯出連接節點力學特性，所以對建模精程度的要求較高。所以向大家介紹一款工具—HyperMesh軟件（一下簡稱Hm），它是專業的有限元前處理工具，用于處理裝配式混凝土構件或連接節點有限元模型比較合適。這篇文章主要介紹如何利用Hm處理好的有限元模型來求解Abaqus的滯回問題，我們先展示用作案例試件的構造及尺寸，見下圖一片漿錨連接裝配式剪力墻。單位制度：mm-s-T。

有限元模型見下圖，與約束加載情況見下圖。相關資料進qq群（551922835）下載。

1.HyperMesh部分

這里并不詳細介紹Hm的基礎建模命令，只是說明下Hm前處理需要注意的一些細節。

（1）打開Hm軟件建模前，將建模標準勾選為Abaqus，步驟見下圖。

（2）建模階段，具體的建模命令使用，建模插件使用參見我的技術鄰課程：<基于HyperMesh工具的鋼筋混凝土網格處理方法>及<基于HyperMesh的鋼筋有限元模型搭建>。

（3）Hm創建Abaqus的材料屬性與單元屬性。我們在Hm里給模型創建空材料以便于導入Abaqus后直接給模型各部分賦予具體材料屬性。首先，來看材料屬性的創建，步驟見下圖。重復2-4步完成所有材料屬性創建，單擊return返回。

然后，再來看單元屬性創建，步驟見下圖。圖里給出不同單元類型應匹配的單元屬性，重復2-4步完成所有單元屬性創建，單擊return返回。

最后，依次把屬性分配給組成剪力墻試件的各組件，步驟見下圖。

（4）模型導成inp文件，步驟見下圖。模型導成.inp文件可以方便導入Abaqus中進行其他方面設置并提交求解。

2.Abaqus部分

（1）Abaqus導入inp文件，步驟見下圖。

（2）切換到Property模塊，添加混凝土材料屬性。混凝土材料采用塑性損傷模型，首先添加材料密度=2.5E-009，步驟見下圖。

然后，添加材料彈性模量=33500、泊松比=0.2，步驟見下圖。

最后，完成混凝土塑性損傷模型的添加，步驟見下圖。第15步輸入混凝土塑性參數：膨脹角=30，偏心率=0.1，f_b0/f_c0=1.16,K=0.667,粘性參數。第17步輸入受壓狀態下混凝土應力-應變關系。第18步輸入受壓狀態下混凝土的損傷因子和非彈性應變。第21步輸入受拉狀態下混凝土應力-應變關系。第23步輸入受拉狀態下混凝土的損傷因子和非彈性應變。

我們這里輸入C45混凝土受壓、受拉行為的應力-應變、損傷因子-塑性應變數據，其他級別混凝土的塑性損傷模型數據可以聯系我索要。

（3）添加鋼筋材料屬性。鋼筋材料采用彈塑性模型，首先添加材料密度=7.85E-009，步驟見下圖。

然后，添加材料彈性模量=206000、泊松比=0.2，步驟見下圖。

最后，完成鋼筋彈塑性材料模型的添加，步驟見下圖，參數見下圖。

此外，此有限元模型里還包含用于模擬漿錨連接的桿單元，包含用于模擬上下兩片剪力墻間填充彈性膠粘劑的塊單元，如果讀者的模型也使用到這兩者單元，聯系我索要相應材料參數，其按添加方法與上一致，這里不一一講述。

（4）鋼筋混凝土試件，其中鋼筋往往應用桿單元模擬，所以需要修改單元截面大小為鋼筋橫截面的實際面積，步驟見下圖。

（5）關于彈簧單元，在Abaqus需要設定剛度和阻尼，步驟見下圖。若試件中無使用彈簧單元可以忽略這步。

（6）切換至Step模塊，完成關于時間步設置。先設置Step-1時間步，步驟見下圖。第6步Time period代表計算的時間，第7步選擇ON代表打開大變形控制，第10步設定計算最大步數，第11步Initial代表設定的初始計算步長，Minimun代表設定的最小計算步長，Maximun代表設定的最大計算步長。