分離式建模的案例
ANSYS鋼筋混凝土（二）分離式建模（共節點）
01 分離式建模方法（共節點）
上次介紹了ANSYS中使用SOLID65中配筋率實常數來考慮鋼筋的“整體式建模方法”：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1794777
本文則介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的常用方法——分離式建模（共節點）
分離式建模即將鋼筋混凝土結構中的鋼筋網按照其主要幾何構造建模，并賦予其桿單元（LINK180等）屬性。又按照鋼筋網與混凝土的連接方法細分為“共節點”、“考慮粘結滑移”、“EMBEDDED方法”等。
鋼筋與混凝土共節點即鋼筋單元上的節點與其對應重合位置的混凝土節點本身為共節點，這種方法忽略了鋼筋與混凝土間的粘結滑移作用，但勝在相對簡便，且在大多數情況下考慮粘結滑移與否對結果的影響不大。
要使網格劃分時鋼筋節點與混凝土節點本身為共節點，那么就要求幾何上鋼筋線（Line）本身就是混凝土體（Volume）體內的線，這也是“共節點”的基本操作思路。下圖可以很好地幫助理解其原理：
02 案例分析
仍然是如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用共節點的分離式建模方法模擬，實例詳情可能與真實工程和試驗相比有不合理之處，只借此著重展示共節點的整體式建模操作方法。
鋼筋混凝土梁尺寸簡圖
有限元模型（取1/2對稱結構）示意圖如下，可見通過這種方法可詳細地考慮鋼筋籠的特征。
鋼筋混凝土梁模型示意圖
體現在實際操作中，核心的命令流是靈活使用工作平面變換（WP系列命令）、切割（VSBW）操作切割出鋼筋線，并用LATT命令對不同的鋼筋線進行賦值。
展開 ANSYS鋼筋混凝土（三）分離式建模（粘結滑移）
01 分離式建模方法（考慮粘結滑移）
半年沒更帖子，最近有時間繼續把坑補完。
上次介紹了ANSYS中模擬鋼筋混凝土構件的分離式建模方法，鋼筋和混凝土之間的相互作用關系是共節點。而實際上，鋼筋與其附近的混凝土之間存在粘結-滑移的關系。
本文介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的一種進階方法——分離式建模（考慮粘結滑移）
粘結-滑移作用通過在重合的鋼筋和混凝土節點上添加非線性彈簧combin39來考慮。這意味著在建立幾何模型和劃分網格時，需要注意以下兩點：
① 混凝土梁體和鋼筋需要分別建模（而非在梁體上切割出鋼筋線體后賦值）。
② 混凝土梁體的節點位置需要和鋼筋節點位置相重合（或接近），這意味著劃分網格時，需要協調兩者的單元尺寸。
混凝土與鋼筋節點位置重合（或靠近）
對于鋼筋混凝土梁，一般來說只需對縱筋考慮粘結-滑移作用。因此對位置重合的鋼筋和混凝土節點，在梁截面的兩個方向只須耦合其自由度，在縱向（縱筋方向）添加非線性彈簧Combin39即可。
其中，非線性彈簧的F-X屬性即是鋼筋混凝土粘結滑移關系（注意要乘以單元長度）。這個粘結滑移關系有大量可供參考的規范和文獻，可按需取用。
02 案例分析
仍然是如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用考慮粘結滑移的分離式建模方法模擬，此次計算中不考慮箍筋的建模。
鋼筋混凝土梁尺寸簡圖
有限元模型示意圖如下：
鋼筋混凝土梁模型示意圖
核心的命令流是如何寫一個循環，自動地對重合的混凝土和鋼筋節點施加耦合作用和非線性彈簧單元：
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展開 Abaqus砌體墻分離式建模
誰會砌體墻分離式建模或者相關視頻
【經典案例欣賞32】分離式建模砌體剪力墻軸壓模擬
項目難點：
1、砌體剪力墻分離式建模；
2、磚與砂漿材性設置；
3、磚與砂漿截面粘結關系設置。
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ANSYS鋼筋混凝土（一）整體式建模
01 ANSYS中的鋼筋混凝土
目前在ANSYS中模擬鋼筋混凝土主要有以下幾種方法：整體式建模、分離式建模（共節點）、分離式建模（考慮粘結滑移）、使用“Embed”方法（編寫弘文件）、使用REINF單元等。
以下是幾種鋼筋混凝土的模擬思路：
接下來一段時間內，筆者將通過多個帖子用實例逐個介紹ANSYS中以上模擬鋼筋混凝土的方法。可關注筆者的技術鄰賬號和公眾號，及時學習！
02 整體式建模方法
整體式模型即將鋼筋混凝土結構中的鋼筋彌散到整個混凝土結構中（采用混凝土實體單元SOLID65中自帶的配筋率實常數設置）。
其優勢在于建模簡單快捷，計算收斂性較好，劣勢在于其計算結果粗略。特別對于結構構件較多，且混凝土結構配筋非最主要研究對象時，建議采用整體式建模方法模擬鋼筋混凝土構件。
定義了配筋率后的鋼筋混凝土梁
03 案例分析
如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用整體式建模方法模擬，著重展示配筋率實常數計算和賦值方法。
鋼筋混凝土梁尺寸簡圖
為簡化計算，建立鋼筋混凝土梁的1/2對稱模型，支座和加載頭建立鋼墊片，墊片與梁之間采用MPC算法粘結。
受壓區和受拉區縱筋配筋率需要分別定義，故用工作平面切割出受壓區和受拉區。
展開 ANSYS鋼筋混凝土建模方法概述
從上述表述可見，分離式模型可以揭示鋼筋與混凝土之間相互作用的微觀機理，而這也是整體式模型無法做到的。因此在需要對結構構件內的微觀機理分析時，應采用分離式模型。但同時也可預見，由于要分別建立鋼筋模型以及混凝土模型，在前期建模時工作量較大。同時，因為在建模時需要劃分出鋼筋線，很容易導致在網格劃分時單元形狀的嚴重扭曲，從而加大了在非線性計算過程中應力奇異現象出現的概率，整個結構計算收斂性較差。
三、組合式建模
組合式建模綜合了整體式建模與分離式建模的建模特點，在實際工程中相比而言更具有操作性。所謂組合式建模也即是當存在形狀復雜鋼筋線或者預應力鋼筋或者有特殊材料制作的鋼筋時，對這部分特殊鋼筋采用分離式建模，對其他普通鋼筋則采用整體式建模。
該種方法相比其他方法來講在可以探討特殊鋼筋的微觀機理時，工作量適中，同時整體結構計算的收斂性性能也大為改善。
綜上所述，在實際操作中，如果結構體量較大，配筋比較規整，則可以考慮采用整體建模；如果結構體量較小，劃分鋼筋線工作量較小或者存在特殊鋼筋時，可以考慮采用分離式建模；如果這兩種情況皆有，則可以考慮采用組合式的建模。
展開 簡支梁裂縫發展過程
整體式建模：
分離式建模：
考慮粘結滑移的分離式建模：
ABAQUS—鋼纖維梁四點彎，鋼纖維柱滯回分析
<p>在ABAQUS里，建立鋼纖維混凝土構件（如鋼纖維梁、鋼纖維柱），建模方法一般分為<strong>整體式和分離式</strong>。</p><p>1，整體式建模，即不建立鋼纖維，采用鋼纖維混凝土的本構（考慮受拉性能好），具體本構計算可參考相關論文。</p><p>2，分離式建模，即通過Python代碼或者Matlab代碼，建立鋼纖維truss，然后把鋼纖維truss嵌入到混凝土實體中，以此來模擬鋼纖維混凝土的受力性能。</p><p><br></p><p>本文采用分離式建模，首先采用Python代碼生成鋼纖維truss，代碼可改變鋼纖維的長度、直徑、數量，以此實現不同鋼纖維的大小和體積率。
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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或CBIS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，未對模型準確性進行考究，請讀者知悉。</p><p>通過此案例，能夠完全掌握如下數值計算要點：</p><ul><li>Load_Blast爆炸工程載荷加載設置；</li><li> 鋼筋混凝土不共節點分離式建模方法；</li><li>梁單元和實體單元的耦合算法設置；</li><li>混凝土損傷參數查看方法；</li><li>鋼筋<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/4700" rel="noopener noreferrer" target="_blank">應力</a>應變查看方法；</li></ul><h2><strong> 如有需求，可先咨詢</strong></h2><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202305/f75b4141f6a14101a437313cc666a317.gif" title="混凝土損傷.gif" alt="混凝土損傷.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202305/f75b4141f6a14101a437313cc666a317.gif?
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imageView2/0"></strong></p><p><br></p><p class="ql-align-center"><strong>圖 8 混凝土反力</strong></p><p><br></p><p><strong>注：付費內容為一體式建模和分離式建模兩種建模方式的K文件及答疑聯系方式。</strong></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p>
展開 基于ABAQUS的分離式霍普金森壓桿SHPB仿真（附.cae.inp） ￥15
1、案例介紹
分離式霍普金森壓桿（Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB）主要用于研究材料在高應變率（1e2～1e4?s^?1）下的動態力學行為，如應力-應變關系、應變率效應、溫度效應以及失效模式等。
本案例主要介紹基于ABAQUS韌性金屬材料的SHPB常規仿真建模方法以及波形整形、等效載荷加載等仿真內容。此外還提供了一個試樣應力應變數據處理表格和數據處理的視頻，包含兩種獲得試樣應力應變的方法：直接提取試樣應力應變的直接法和基于入射桿透射桿三波曲線的間接法。
2、SHPB原理
常規霍普金森桿SHPB（仿真）結構
如圖所示，常規的SHPB仿真模型結構主要包含撞擊桿、入射桿、透射桿、試樣，有時為了進行波形整形會使用整形器（整形片）。
SHPB基本力學過程：開始撞擊桿以一定速度撞擊入射桿，在入射桿形成一個向正方向傳播的入射波（壓縮波），入射波從入射桿傳遞到試樣并對試樣進行壓縮，入射波一部分在入射桿與試樣界面反射形成反向傳播的反射波（拉伸波），另一部分通過試樣進入透射桿形成透射波（壓縮波）。
SHPB兩個基本假定：一維性應力狀態和均勻性假定。一維性要求桿件及試樣共軸，并減小橫向慣性引起的幾何彌散效應的影響。一般選擇合適的桿直徑，采用整形器可有效減小幾何彌散。均勻性要求試樣達到動態平衡，即試樣兩端相對應力差足夠小。相對應力差與阻抗比、應力波在試樣中的反射次數有關，反射次數由試樣材料波速和試樣軸向長度決定。此外，端面摩擦也會改變試樣應力、應變狀態，使試樣呈現鼓狀產生非均勻變形并且軸向壓縮應力幅值增加。
展開 
操作教程 | FLUENT直列式油水分離器模擬
作者：楠胖
來源：本文為楠流坊原創作品，上海安世亞太授權轉載
1. 啟動FLUENT并導入網格
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2022→Fluid Dynamics→Fluent 2022命令，啟動Fluent 2022。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
2. 定義模型
（1）單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板，Solver中Time選擇Transient。勾選Gravity，在Z中填入-9.81m/s2。
3. 設置材料
（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框，選擇water-liquid單擊Copy按鈕確認，修改其密度及粘度。
（2）創建新物質oil-liquid。
4. 設置多相流模型
（1）在模型設定面板Models中雙擊Multiphase按鈕，彈出Multiphase Model（多相流模型）對話框，選擇Eulerian，Number of Eulerian Phases填入2，單擊OK按鈕確認。
（2）在Phase選項卡中，Phase-1的Phase Material選擇water，Phase-2的Phase Material選擇oil-liquid，單擊OK按鈕確認。
（3）在Phase Interaction選項卡中，激活表面張力模型。
展開 LS-DYNA | 彈丸對鋼筋混凝土結構侵徹數值模擬 ￥175
整體式模型（簡稱PLAIN模型）</p><p>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影響。</p><p>2.2. 組合式模型</p><p>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。</p><p>2.3. 分離式模型</p><p>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：</p><p><br></p><p>2.3.1. 共節點分離式模型（簡稱MERGE模型）</p><p>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）</p><p><br></p><p>2.3.2. 不共節點分離式模型</p><p>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。
展開 國內首座獨柱分離式主梁鋼塔斜拉橋
采用獨柱塔，塔柱在主梁處的截面尺寸約8～10m寬，兩幅主梁將拉開或開孔10m左右，橋面總寬將達到55m左右（含錨索區和風嘴），主梁宜采用分離式鋼箱梁。本橋采用左右兩幅分離式鋼箱梁斷面，兩幅梁之間用箱形鋼橫梁連接，可以減輕主梁自重，減少鋼材用量。另外，拉索從獨柱鋼塔上拉到主梁兩側機動車道外側，形成空間雙索面，人非系統懸挑于拉索之外，行人與非機動車視野開闊，整個斜拉橋的塔、梁、索、橫梁骨架清晰，立體感分明，有較強的美感。獨柱鋼塔見圖3。
圖3 索塔構造圖（單位：cm）
獨柱鋼塔由于橋面以上塔柱截面尺寸較小，而且鋼結構阻尼比小，易產生風振問題。對于矩形塔柱這種細長的鈍體斷面，可能發生的風振是馳振、渦振及抖振。通過數值風洞試驗和模型試驗，證明本橋獨柱塔無馳振這一發散的危險性振動，但在特定風速下，在橋塔自立狀態（即塔柱施工完掛斜拉索之前），可能產生較大振幅的渦激共振。進一步的風洞試驗研究表明，通過提高獨柱鋼塔的阻尼比，可以有效地減小渦振振幅。我國公路橋梁抗風設計規范中，鋼結構的阻尼比為0.5%，但實測的國內泰州大橋鋼中塔及日本的許多鋼塔，阻尼比均小于0.5%。日本規范建議對不同的振動頻率，采用不同的阻尼比。本橋鋼塔的特征振動頻率為0.23Hz，對應此頻率日本規范建議采用0.15%的阻尼比較合適。模型試驗中，對鋼塔阻尼比分別為0.1%、0.25%、0.5%、1.0%、1.2%都進行了風洞試驗。結果表明，當阻尼比為1%時，渦振振幅小于10cm；當阻尼比為1.2%時，已無渦振現象。在橋塔自立狀態時，通過增設TMD的措施來提升結構阻尼比，以抑制渦激共振和抖振振幅，當設置30噸TMD時，鋼塔阻尼比可達到1.2%。
展開 預應力錨栓式陸上風機基礎ABAQUS彈塑性模型建模（包含主要鋼筋建模） ￥179
其中，陸上風機一般采用鋼筋混凝土基礎結合預應力錨栓作為塔筒-基礎間連接件的方式以滿足整體結構承載安全要求，本內容包含該風機基礎在ABAQUS中的建模方法、主要鋼筋的建模方法及混凝土CDP本構等的內容。
