ABAQUS中的殼單元大家通常用于模擬鋼板等鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)于混凝土板殼，新手可能對(duì)內(nèi)部的配筋方式，以及前后處理方法可能存在各種問題。實(shí)際上，ABAQUS提供了鋼筋混凝土板配筋的接口，這種“寫入式”而不進(jìn)行直接建模的方法通常比較冷門且后處理相對(duì)不主流。今天喵星人就通過一個(gè)教程教你學(xué)會(huì)鋼筋混凝土殼單元的前處理與后處理。

0.前提

使用板殼單元的有限元模擬必須有兩個(gè)前提：

1、板殼力學(xué)及殼單元通常應(yīng)用于一個(gè)方向尺寸遠(yuǎn)小于另外兩個(gè)方向（通常不超過1/5）的結(jié)構(gòu)。

喵星人點(diǎn)評(píng)：大家總有一個(gè)誤區(qū)，總覺得實(shí)體單元的精度最高，實(shí)則不然。對(duì)于板殼結(jié)構(gòu)，由于其采用了Kirchhoff板假定，在此情況下相比實(shí)體單元，殼單元形函數(shù)更加逼近實(shí)際結(jié)構(gòu)，其計(jì)算精度與計(jì)算代價(jià)均優(yōu)于采用實(shí)體單元。

2、由于采用Kirchhoff板假定，即忽略混凝土板中鋼筋的粘結(jié)滑移行為，因此在精細(xì)化的鋼筋混凝土滯回模型中通常不再適用。

1、前處理

1.1 縱橫方向與局部坐標(biāo)系

配筋的板殼單元，尤其是兩個(gè)平面方向差異配筋的板殼單元，必須指定坐標(biāo)系，且喵星人建議使用局部坐標(biāo)系。這是為了避免在裝配件中因旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致整體坐標(biāo)系的變換。本案例中的坐標(biāo)系指派如圖所示。需要注意的是，鋼筋縱橫方向與局部坐標(biāo)系方向直接掛鉤。

1.2 配筋面積/間距/方向

殼單元的配筋方法需在“編輯截面”中完成，不能直接建立線單元鋼筋。采用“寫入式”的建模方法，如下圖所示。

其實(shí)這種方法很像設(shè)計(jì)軟件中的操作，即通過加勁的方式考慮配筋混凝土。

在鋼筋層中輸入各層鋼筋的參數(shù)：

層名：非常重要，不能小看，這是由于在后處理中需要通過層名來找到配筋層，以顯示其場(chǎng)變量

材料：寫入鋼筋材料

單根面積：單根鋼筋的面積

間距：等距配筋中鋼筋的間距

方向角：與上一節(jié)給定坐標(biāo)系1軸方向的夾角，可用于區(qū)分不同方向配筋的縱橫向

位置：該層鋼筋中心偏離殼單元中心層的距離。

例如下圖中，代表了配置上下兩層，且每層鋼筋具有兩個(gè)方向等間距配筋的鋼筋網(wǎng)。

1.2 配筋面積/間距/方向

若是需要在后處理中查看鋼筋的場(chǎng)變量情況，必須在場(chǎng)變量輸出中勾選“鋼筋的輸出”，如下圖，這點(diǎn)非常重要！

2.后處理

殼單元的后處理輸出首先需要打開渲染殼厚度，同時(shí)選擇場(chǎng)輸出中的截面點(diǎn)。如下圖。

2.1 厚度的兩個(gè)方向結(jié)果查看

以上操作默認(rèn)看的是混凝土的變量。若是僅看一個(gè)方向，在激活的位置中可以選擇底和頂。具體哪個(gè)是底哪個(gè)是頂，可以結(jié)合局部坐標(biāo)系的法向查看。

若是需要同時(shí)看兩個(gè)方向的場(chǎng)變量，則需選“頂部與底部”，同時(shí)在下方底部位置選擇SNEG，頂部位置選擇SPOS。

例如下圖顯示了混凝土受拉與受壓損傷的云圖。可見開裂方式與壓潰模式與概念十分相符。

注意，abaqus軟件有點(diǎn)不智能，當(dāng)你切換一下場(chǎng)變量，以上步驟還要再來一遍，喵星人實(shí)在難受。具體操作可以點(diǎn)擊“閱讀原文”觀看。

2.1 厚度的兩個(gè)方向結(jié)果查看

查看鋼筋層必須結(jié)合層名查看。其中底部與頂部選擇鋼筋層層名的rebar layer。

例如下圖顯示了上層鋼筋網(wǎng)X方向與下層鋼筋網(wǎng)Y方向的鋼筋應(yīng)力。

3.特殊處理

部分同學(xué)表示，鋼筋混凝土樓板可能在周圍有加密區(qū)。遇到這種情況大家不要緊張，只需通過劃分不同區(qū)域，然后分別賦予各自的區(qū)域鋼筋情況即可。

結(jié)語

大家看完喵星人的操作是不是覺得自己又可以了呢？別著急，再看看本期案例的大前提：通常應(yīng)用于一個(gè)方向尺寸遠(yuǎn)小于另外兩個(gè)方向的結(jié)構(gòu)，且必須忽略混凝土板中鋼筋的粘結(jié)滑移行為。若是精細(xì)化的滯回模擬，這種情況下鋼筋混凝土的粘結(jié)滑移行為不能忽略，因此板殼單元無法應(yīng)用?？偠灾?，每種分析技術(shù)都有各自的應(yīng)用場(chǎng)景，具體問題具體分析方是永恒的真理！

希望喵星人的技巧對(duì)您所有幫助！