用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件

以上兩個軟件國外都有人用來分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，但建模的方法不盡相同。關(guān)鍵在于鋼管和混凝土本構(gòu)關(guān)系的選取以及兩者之間的界面處理方法，各位有沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芟蛭覀兇蠹医榻B一下。
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程序中大概只有Drucker-Prager比較適合描述受約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系，因?yàn)檫@個模型可以考慮 hydrostatic stress （流體靜應(yīng)力）的影響。在程序中，需要輸入cohesion,angle of internal friction，(one more for ANSYS is theangle of dilatancy)。
值得注意的是，兩個軟件確定這幾個參數(shù)的公式各不相同，很是令人頭疼。
其實(shí)user manuals不可能給出明確的表達(dá)式，因?yàn)榈侥壳盀橹?，好像沒有研究把鋼管的強(qiáng)度，混凝土的強(qiáng)度，含鋼率等等因素（i.e. the confinement）全部在Drucker-Prager 中考慮進(jìn)去。
至于兩種材料的界面，日本的 Hanbin Ge曾用link element來模擬，但在他的文章中，沒有詳細(xì)的描述。軸壓狀況下，好像可以忽略滑移。偏壓可能情況有所不同。
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韓教授書上的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，可以簡單理解為單向受力的混凝土本構(gòu)關(guān)系（考慮了鋼管的約束），因此不能用于多向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的有限元分析。材料非線性有限元分析，需要定義材料的屈服面，流動準(zhǔn)則，強(qiáng)化準(zhǔn)則，等等。對受約束的混凝土，還要考慮體積膨脹，鋼管對它的約束等因素。顯然，不是一個簡單的應(yīng)力-應(yīng)變曲線所能概括的。
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三向有限元分析，需要定義屈服面、流動準(zhǔn)則和強(qiáng)化準(zhǔn)則等等，而考慮鋼管約束的混凝土本構(gòu)關(guān)系，只是應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
對鋼管混凝土的有限元分析，主要困難是如何定義屈服面，和模擬兩個材料之間的滑移，我曾經(jīng)用過接觸分析（contact analysis）來求軸壓構(gòu)件的承載力，發(fā)現(xiàn)最大承載力能夠比較精確地求得，但是精確的荷載-位移曲線很難獲得，因?yàn)樯逃密浖ˋnsys\Marc）里面的D-P模型是塑性模型。最近正在想定義一個適用于鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系，不知道能夠行的通。有了確定的結(jié)果，一定和大家探討。
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沒想到一年前發(fā)的一個帖子引起大家這麼多關(guān)注，感謝大家的支持。
本人現(xiàn)在已完全實(shí)現(xiàn)用Ansys分析鋼管混凝土，現(xiàn)在將我的思路介紹一下，不當(dāng)之處請指正。
1。鋼單元采用殼元，混凝土采用實(shí)體元，界面采用接觸單元，另外也可以加彈簧單元，如果加彈簧單元后，接觸元的摩擦系數(shù)可設(shè)為0。
2。鋼材用彈塑性模型,泊桑比可取為0.25，混凝土模型的彈性階段泊松比可取為0.2，彈塑性階段有兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種采用Drucker-Prager模型，因?yàn)樵撃Ｐ椭袃蓚€參數(shù)和具體約束狀態(tài)相關(guān)，但選擇時計(jì)算結(jié)果差別不大，建議對于圓形截面采用同一組參數(shù)，對于方、矩形分區(qū)采用兩組參數(shù)；另一種方法是直接輸入由試驗(yàn)得出的單向素混凝土模型，因?yàn)樗^的三向應(yīng)力應(yīng)變模型是在單向基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，給出雙向應(yīng)力狀態(tài)和單向應(yīng)力狀態(tài)情況下的比值，根據(jù)計(jì)算過程中截面的變形，即可得出截面實(shí)際的應(yīng)力分布。界面的摩擦系數(shù)可采用0.25。
3。對于短柱可采用1/4對稱截面，對于長柱可采用1/2對稱截面。
4。以上方法分析結(jié)果不僅能較精確的得出承載力，而且能模擬下降段，和大量試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
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請問各位高手，鋼管混凝土接觸分析中，面對面的接觸單元怎么生成？需要設(shè)置什么參數(shù)？看了幾本書，都講的很含糊，看不懂，不知怎么搞？現(xiàn)在只會用接觸單元向?qū)ё?，挺麻煩的，選擇面不好選！而且程序自己完成了設(shè)置，要是它采用的參數(shù)和自己想要的不一樣咋辦？
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ttt_ttt所說的：
直接輸入由試驗(yàn)得出的單向素混凝土模型，因?yàn)樗^的三向應(yīng)力應(yīng)變模型是在單向基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，給出雙向應(yīng)力狀態(tài)和單向應(yīng)力狀態(tài)情況下的比值
那輸入應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系時是直接用單向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？還是輸入考慮三向應(yīng)力狀態(tài)后（更改參數(shù)后）所計(jì)算的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？
ansys中可否按書上所列的輸入完整的三向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，而不是僅僅一條應(yīng)力應(yīng)變曲線？如何輸入?。?br>也看到有人說，定義tb,concr后，定義tb,mkin,輸入混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，這樣也就將屈服準(zhǔn)則、流動法則、硬化法則等確定了。這樣計(jì)算是否合理？輸入的單軸應(yīng)力應(yīng)變可否？
望各位大俠不吝指教
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1、鋼管對混凝土的約束效應(yīng)，根本不能由彈簧單元反映出來。
因?yàn)?，受到約束后的混凝土相當(dāng)于一種特殊的混凝土，可以稱為“約束混凝土”，而對于約束混凝土，必須首先研究其本身的本構(gòu)關(guān)系，即應(yīng)力-應(yīng)變發(fā)展關(guān)系，同時需要研究它的屈服準(zhǔn)則、后繼屈服準(zhǔn)則以及破壞準(zhǔn)則，這就需要有新的材料模型，“約束混凝土”與普通混凝土的本構(gòu)關(guān)系有區(qū)別，在過鎮(zhèn)?！?a href="http://www.yqgqt.org.cn/video/c12232" class="jsk-anchor">鋼筋混凝土原理》一書中，專門介紹過約束混凝土的本構(gòu)關(guān)系KENT-PARK模型。在韓林海老師一書中也有介紹。
2、彈簧的模擬只是可以將鋼管對混凝土的約束作用進(jìn)行傳遞。
混凝土的受約束后的性能有了，但是它受到鋼管的約束這樣產(chǎn)生，主要是通過彈簧單元或其他界面單元來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確有否，關(guān)鍵在于彈簧的f-d曲線來定義，可以用combination39來模擬。
3、混凝土的材料本構(gòu)的定義
（1）、D-P材料，可以反映混凝土的拉壓強(qiáng)度不同，但是不能反映開裂。至于三個參數(shù)的取值，可以參考ANSYS中文手冊的高級手冊。
（2）、CONCRETE材料的定義。
單調(diào)加載分析本人建議：
（A）、受約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：非線彈性材料曲線。
（B）、CONCRETE破壞準(zhǔn)則。
反復(fù)加載分析，陸新征建議：
（A）、隨動強(qiáng)化模型；
（B）、CONCRETE破壞準(zhǔn)則。
4、以上僅為個人意見，請供參考，本人也一直在努力！
我覺得，如果不考慮泊松比的變化，在ansys的三維有限元模擬體現(xiàn)不出來鋼管的約束效應(yīng)。
因此，如果不考慮泊松比變化，可以考慮利用約束混凝土下的單軸應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系再結(jié)合ansys已有的屈服準(zhǔn)則、流動準(zhǔn)則、強(qiáng)化準(zhǔn)則，
而solid65考慮混凝土的拉裂和壓碎，因此還多了一個破壞準(zhǔn)則
我覺得ansys里面的非線性本構(gòu)關(guān)系本身已體現(xiàn)了屈服準(zhǔn)則、流動準(zhǔn)則、強(qiáng)化準(zhǔn)則，
因?yàn)?，我覺得我們用的時候，都是先定義一個非線性材料特性，然后再輸入該非線性材料特性所對應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系的參數(shù)，，
這兩天剛學(xué)的，請批評指正，謝謝！
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這個地方我沒搞明白，
我看不少命令流文件定義solid65的時候就這樣子
tb,concr,2 !定義2號為混凝土 1
tbdata,,0.9,1,1.8,50 !定義混凝土的c1,c2,Rl,Ra
我沒看到另外定義什么隨動強(qiáng)化，
我看幫助文件，感覺concr破壞準(zhǔn)則是適合鋼筋混凝土構(gòu)件在沖擊荷載下的本構(gòu)關(guān)系，
我看有人用
tb,concr,2 !定義2號為混凝土 1
tbdata,,0.5,1.0,1.8,－1 !定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,
!單軸受拉極限強(qiáng)度,單軸受壓極限強(qiáng)度－1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數(shù)按缺省取值。
然后再來一個
MP,PRXY,1,0.20
MP,DENS,1,25E3
TB,MELA,1,0,9
TBTEMP,0
TBPT,,0.000100,3.3e6
TBPT,,0.000500,8.82e6
TBPT,,0.001000,15.11e6
TBPT,,0.001500,18.89e6
TBPT,,0.002000,20.15e6
TBPT,,0.002500,19.31e6
TBPT,,0.003000,18.47e6
TBPT,,0.003500,17.63e6
TBPT,,0.004000,16.79e6
這樣的命令流，意思是先讓混凝土的壓碎判據(jù)失效，然后再定義一個本構(gòu)關(guān)系，
這樣是不是有矛盾？我覺得tb,concr,2就可以了，然后定義那前面四個參數(shù)就可以了，沒有必要再弄BKIN準(zhǔn)則，
不知道什么回事，，
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tb,concr,2 !定義2號為混凝土 1 上面的在這個地方應(yīng)該是tb,concr,1
tbdata,,0.5,1.0,1.8,－1 !定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,
!單軸受拉極限強(qiáng)度,單軸受壓極限強(qiáng)度－1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數(shù)按缺省取值。
然后再來一個
MP,PRXY,1,0.20
MP,DENS,1,25E3
TB,MELA,1,0,9
TBTEMP,0
TBPT,,0.000100,3.3e6
TBPT,,0.000500,8.82e6
TBPT,,0.001000,15.11e6
TBPT,,0.001500,18.89e6
TBPT,,0.002000,20.15e6
TBPT,,0.002500,19.31e6
TBPT,,0.003000,18.47e6
TBPT,,0.003500,17.63e6
TBPT,,0.004000,16.79e6
我看，覺得沒有理由這樣做啊，希望大家給我答疑啊
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我這幾天做了帶約束拉桿的方鋼管在水平荷載和垂直荷載下分析，
當(dāng)solid65只定義concr破壞準(zhǔn)則時，打開壓脆，可以收斂，峰值和試驗(yàn)曲線基本相同，力－位移關(guān)系與試驗(yàn)曲線相差較大，
當(dāng)同時定義本構(gòu)關(guān)系，
我嘗試用了2種，一種是隨動強(qiáng)化模型，一種是dp模型
采用mkin模型時，本構(gòu)關(guān)系采用了honstad本構(gòu)關(guān)系，也試了韓林海老師的方鋼管混凝土的約束混凝土本構(gòu)，都試了考慮下降段和不考慮下降段的情況，
對dp材料模型，利用國內(nèi)文獻(xiàn)上出現(xiàn)的兩種不同的計(jì)算c1,c2,c3的方法（計(jì)算結(jié)果相差較大）
這些嘗試都沒有達(dá)到最終的收斂效果，我參考的試驗(yàn)算例的變形位移角比較大，達(dá)到6%。我基本上沒辦法得到收斂的結(jié)果，我采用的是位移控制加載
前面的回貼好像已經(jīng)有人做出來，而且效果不錯，希望更詳細(xì)介紹一下，謝謝
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1、solid45單元本身不帶考慮開裂與壓碎功能的，所以您打開和關(guān)閉壓碎、拉裂，對他來說，對沒有任何意義，不信，您可以檢查一下您的結(jié)果，壓根就看不到任何的裂縫！
2、我看了您的命令流，我的看法主要有：
一、混凝土材料的定義
您用的是
tb,concr,2 !定義2號為混凝土
tbdata,,0.5,1.0,1.8,34 !定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,
!單軸受拉極限強(qiáng)度,單軸受壓極限強(qiáng)度－1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數(shù)按缺省取值。采用ansys提供的專用的混凝土材料模型，該模型采用Willam & Warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則
!,solid65的本構(gòu)關(guān)系的判斷在破壞準(zhǔn)則之前，按陸新征的建議，不采用壓碎判據(jù)(crush)，設(shè)定單軸抗壓強(qiáng)度=-1
tb,dp,2 !定義混凝土的本構(gòu)關(guān)系采用Drucker-Prager(DP)材料模型
tbdata,,4.48,60.5,60.5 !定義solid65的Drucker-prager材料特性,粘聚力4.48,內(nèi)摩擦角60.5,膨脹角60,考慮采用相關(guān)流動法則
我的建議是這樣的：
TB,MELA,3,1,8, !定義混凝土的本構(gòu)關(guān)系采用多折線非線彈性（mutilinearnonlinear elastic）材料模型，對于單調(diào)加載是合理的！
TBTEMP,0
TBPT,,0.0001,2.0
TBPT,,0.0005,9.73
TBPT,,0.0008,14.9
TBPT,,0.001,18
TBPT,,0.0015,24
TBPT,,0.002,30
TBPT,,0.0033,10
TB,CONC,3,1,9,
TBTEMP,0
TBDATA,,0.25,0.75,3.0,-1,, 定義混凝土的張開裂縫剪力傳遞系數(shù)0.5,閉合裂縫傳遞系數(shù)1.0,
!單軸受拉極限強(qiáng)度3.0,單軸受壓極限強(qiáng)度－1,c1,c2,c3,c4,后面四個參數(shù)按缺省取值。
TBDATA,,,,,,,
二、求解控制設(shè)置
cnvtol,U,,0.05,2 !定義收斂條件,使用缺省的VALUE
我的設(shè)置是CNVTOL,F, ,0.005,2, ,
對于位移控制，我建議采用無窮級數(shù)控制，清華也是這樣！

其他差不多！
三、其他建模我沒有細(xì)看，您先試一試，如果有問題，繼續(xù)討論！

discrete rigidp(離散剛體)：任意形狀的；在載荷作用下不可以變形； analytical rigid(解析剛體)：只可以用直線、圓弧和拋物線創(chuàng)建的形狀；在載荷作用下不可以變形；

deformable (柔體)：任意形狀的，可以包含不同維數(shù)的特征（實(shí)體、表面、線）；在載荷作用下可以變形