一、案例簡介

采用Abaqus軟件，對現澆鋼筋混凝土梁柱中心節點進行擬靜力試驗模擬（滯回分析）。

采用4種不同的建模方法，對比分析各個模型的特點與適用性，為構件滯回模擬方法的選擇提供參考。

1、Abaqus梁單元；

2、Abaqus實體單元；

3、Abaqus超自由度單元；

4、Abaqus二維MCFT模型。

二、4種建模方法介紹及結果對比

1、Abaqus梁單元

采用清華大學子程序PQ-Fiber，混凝土選用UConcrete02，鋼筋選用USteel02，建立節點模型如下：

計算結果與試驗結果對比圖如下：

由數值模擬結果可以看出：滯回曲線形狀與試驗結果基本吻合，峰值承載力誤差小于10%，模擬結果后期剛度退化緩慢，試驗曲線捏縮較為嚴重。

計算時長：2分鐘。

2、Abaqus實體單元

混凝土采用C3D8R，鋼筋采用Truss，節點模型建立如下：

計算結果如下圖：

由數值模擬結果可以看出：相較于試驗滯回曲線，模擬所得滯回曲線的峰值承載力與試驗結果相差不大，后期剛度退化緩慢，模擬所得滯回曲線較為飽滿。

計算時長：0.5-2小時，與計算參數設置有關。

3、Abaqus超自由度單元

采用方自虎老師開發子程序，節點采用超自由度單元，計算結果與試驗結果對比圖如下：

由數值模擬結果可以看出：滯回曲線形狀與試驗結果基本吻合，模擬所得峰值承載力比試驗值要小，模擬所得滯回曲線的捏縮與試驗結果較為吻合。

計算時長：7分鐘。

4、Abaqus二維MCFT模型

采用方自虎老師開發子程序，此模型為混凝土平面分析模型，如下圖所示：

計算結果與試驗結果對比如下：

由數值模擬結果可以看出：相較于試驗結果，模擬所得滯回曲線初始剛度偏大，捏縮不明顯。

計算時長：15分鐘。

三、總結

1、對ABAQUS做節點擬靜力試驗數值模擬的4種方法進行建模分析，可應用于鋼筋混凝土節點、ECC節點、再生混凝土節點、等同現澆的裝配式節點等。

2、梁單元不僅計算時間較短，而且計算結果也與試驗結果吻合較好。

3、超自由度單元由于考慮了節點區的剪切變形與粘結滑移，所得捏縮效果最好。

4、實體單元計算受網格、本構長短、損傷因子等眾多參數的影響，計算結果會有差異。

5、若數值模擬更注重滯回曲線的對比，可選用梁單元或者超自由度單元；若注重構件的損傷過程，可選用實體單元。

文章來源：結構工程師