LS-DYNA 彈丸對鋼筋混凝土結構侵徹

數值模擬

鋼筋混凝土y-set="true" src="/images/content/youku-case.png">

1. 模型簡介

此案例運用ANSYS/LS-DYNA計算彈丸對鋼筋混凝土結構的侵徹過程。采用不共節點分離式建模法建立計算模型，梁單元和實體單元采用CLIS方法進行耦合。案例主要的作用是計算方法和思路的學習，模型中所用材料均來自于公開文獻，請讀者知悉。

通過此案例，能夠完全掌握如下數值計算要點：

（1）鋼筋混凝土不共節點分離式建模方法；

（2）梁單元和實體單元的耦合算法和接觸算法設置；

（3）混凝土損傷參數查看方法；

（4）鋼筋應力應變查看方法；

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圖1 混凝土侵徹模型

2. 鋼筋混凝土建模方法

LS_DYNA軟件支持一下三種鋼筋混凝土模型（參考于《TrueGrid和鋼筋混凝土, 51);">LS-DYNA動力學數值計算詳解》辛春亮、劉安陽編著）。

2.1. 整體式模型（簡稱PLAIN模型）

整體式模型忽略鋼筋，將鋼筋均勻地分散在混凝土中，等效近似為一種強度增強的混凝土材料，這種均質化模型容易快速建模，計算效率高，缺點是無法真實反映鋼筋的編排形式等對混凝土強度的混凝土損傷p>

2.2. 組合式模型

這種模型可在一種單元內分別考慮混凝土和鋼筋，兩種材料之間假定為無滑移粘接，變形協調一致，通過體積加權計算鋼筋混凝土材料模型的等效參數。組合式模型是對整體式模型的改進，但同樣作為等效模型，組合式模型也無法真實反映鋼筋的編排形式等對混凝土強度的影響。計算結果后處理時無法查看鋼筋和混凝土的相互位置關系、配筋率以及鋼筋變形破壞情況。

2.3. 分離式模型

分離式模型將鋼筋和混凝土模型分別用不同的單元來描述。根據鋼筋和混凝土是否共節點又可分為：

2.3.1. 共節點分離式模型（簡稱MERGE模型）

這種方式下鋼筋和混凝土之間完全粘接，鋼筋和混凝土必須同時采用拉格朗日或ALE類型。采用拉格朗日單元的共節點分離模型計算效率相對較高，缺點是建模復雜，混凝土網格受到鋼筋編排的制約。（先分別建模，然后節點merge處理）

2.3.2. 不共節點分離式模型

不共節點分離式模型的優點是鋼筋和混凝土分別劃分網格，相同位置處節點并不相同，網格可以重疊，模型建立更方便，通過相關約束關鍵字約束鋼筋和混凝土之間的耦合關系。在ls_dyna中可采用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID（簡稱CLIS）、*CONSTRAINED_BEAM_IN_SOLID（簡稱CBIS）、*DEFINE_BEAM_SOLID_COUPLING（簡稱DBSC）關鍵字實現。這幾種關鍵字均將鋼筋約束耦合在混凝土中來模擬鋼筋和混凝土的相互作用，在約束耦合關系中鋼筋為從面，混凝土為主面。常用CLIS和CBIS耦合方法。

3. 數值計算結果

4. 鋼筋混凝土建模技術關鍵點

詳見付費內容。

5. 計算K文件

詳見付費內容。