混凝土建模的案例
關(guān)于Ansys的鋼筋混凝土建模的，理論性很強！
美國好幾位土木與結(jié)構(gòu)的博士寫的，理論很深入，估計對大家進行鋼筋混凝土的建模會很有幫助。本人已經(jīng)不搞這行了，現(xiàn)在把這個東西貢獻出來，希望對大家有所幫助！
鋼筋混凝土建模(Ansys).part1.rar
鋼筋混凝土建模(Ansys).part2.rar
Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機幾何 三維混凝土細觀 多面體骨料建模
模型實例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進行Abaqus混凝土細觀模擬時，隨機骨料及隨機纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現(xiàn)的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式。可實現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進行模型簡化的，均可采用這種方式進行建模。
插件的詳細介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機幾何3D插件
展開 ANSYS鋼筋混凝土建模方法概述
利用大型通用有限元軟件ANSYS進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建模、計算分析、結(jié)果處理是目前針對鋼筋混凝土進行數(shù)值模擬的重要步驟。如何采用ANSYS進行鋼筋混凝土建模，能否把握有限元模型的可行性、合理性是將有限元理論應(yīng)用到實際工程中較為關(guān)鍵的一環(huán)。
按照目前在建模中對鋼筋的處理方式，ANSYS鋼筋混凝土建模方法主要分為三種：整體式、分離式以及組合式，每種方法都具有不同的建模特點，現(xiàn)略做總結(jié)如下。
一、整體式建模
ANSYS采用Solid65單元來模擬混凝土,所謂整體式建模也即是在建模過程中，通過對65單元進行實常數(shù)的設(shè)置來考慮鋼筋對混凝土結(jié)構(gòu)的作用。這種方法將鋼筋彌散于整個單元中，并視單元為連續(xù)均勻材料。與其他方法比較，整體式建模的單元剛度矩陣綜合了鋼筋和混凝土單元的剛度矩陣，并且是一次性求得綜合的剛度矩陣。
因此，在采用整體建模方法時，在建模之前，應(yīng)首先求得單元各個方向的配筋率，并設(shè)置實常數(shù)，一般適用于體量較大，配筋比較規(guī)整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。整體式建模所得計算結(jié)果對比實驗來講，其計算的開裂荷載誤差較小，但開裂荷載后的整體荷載位移曲線與實驗相比誤差較大。但采用整體建模方法的主要好處是能有效避免因為單元細分導(dǎo)致的應(yīng)力奇異問題，有利于提高整體計算的收斂性性能。
二、分離式建模
與整體式建模方法不同，分離式建模是指在建模過程中，考慮鋼筋與混凝土的相互作用，分別選用不同的單元來模擬鋼筋和混凝土。一般而言，鋼筋采用線單元link8模擬，混凝土選用配筋率為0的素混凝土Solid65單元模擬。
由于采用不同單元建模，如果認為結(jié)構(gòu)在受外部荷載作用時，鋼筋與混凝土在相互約束情況下會產(chǎn)生相對滑移，這時可以在鋼筋與混凝土之間添加粘結(jié)單元來模擬鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)與滑移，一般采用非線性彈簧conbin39。
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Hypermesh （Abaqus模板）混凝土建模
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LS-DYNA | 彈丸對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)侵徹數(shù)值模擬 ￥175
鋼筋混凝土建模方法</p><p>LS_DYNA軟件支持一下三種鋼筋混凝土模型（參考于《TrueGrid和<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/2977" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="color: rgb(51, 51, 51);">LS-DYNA</a>動力學(xué)數(shù)值計算詳解》辛春亮、劉安陽編著）。</p><p>2.1. 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(zhì)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(nèi)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(xié)調(diào)一致，通過體積加權(quán)計算鋼筋混凝土材料模型的等效參數(shù)。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(jié)果后處理時無法查看鋼筋和混凝土的相互位置關(guān)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(jù)鋼筋和混凝土是否共節(jié)點又可分為：</p><p><br></p><p>2.3.1. 共節(jié)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(jié)點分離模型計算效率相對較高，缺點是建模復(fù)雜，混凝土網(wǎng)格受到鋼筋編排的制約。（先分別建模，然后節(jié)點merge處理）</p><p><br></p><p>2.3.2.
展開 鋼管混凝土柱軸壓受力及分析結(jié)果處理 ￥20
我讀博士期間一直研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，使用ABAQUS計算過許多鋼管混凝土靜力性能，經(jīng)驗很豐富。發(fā)表過SCI論文，但由于篇幅有限，期刊論文中沒能很清楚的解釋，如何建模和調(diào)整模型，實際上這些內(nèi)容也不應(yīng)該在論文中出現(xiàn)，都是在學(xué)習中逐漸摸索出來的。
現(xiàn)在工程和研究中，很多人會用到ABAQUS來分析鋼管混凝土或者相關(guān)的組合結(jié)構(gòu)。許多人來問鋼管混凝土在ABAQUS中建模的相關(guān)問題，尤其是怎么設(shè)置接觸、收斂性調(diào)整的問題，怎么調(diào)整荷載-位移曲線，使其和試驗曲線更加吻合的問題，等等。
因此，我制作這個帖子，將一些關(guān)鍵問題說明，以附件的形式詳細給出，供初學(xué)者或者有一定基礎(chǔ)的人員借鑒。相信看過之后會有不少心得。不但對于鋼管混凝土建模，對ABAQUS的學(xué)習也會更進一步。
附件包括6個文件：
1.鋼管混凝土CAE模型1個文件（包含1個分析初始缺陷，1個為軸壓全過程分析兩個模型，均為設(shè)置對稱邊界的1/8模型，計算速度很快）；
2.鋼管本構(gòu)和混凝土本構(gòu)計算程序（2個文件）；
（小程序計算出來數(shù)據(jù)很多，可以挑十幾個數(shù)據(jù)輸入，不影響精度，但是會很好收斂）
3.接觸設(shè)置方法及引入鋼管焊接殘余應(yīng)力方法1個文件；
（文件中說的很詳細，按照設(shè)置即可，殘余應(yīng)力對其承載力和初始剛度有不同程度的影響）
4.引入初始缺陷方法1個文件；
（計算1模態(tài)方法，形成位移文件，引入，文件中有詳細說明）
5.來源參考文獻及其中的鋼管混凝土結(jié)果處理曲線1個文件；
展開 ABAQUS二維隨機多邊形骨料界面過渡區(qū)混凝土細觀建模
ABAQUS二維隨機多邊形骨料及界面過渡區(qū)（ITZ）的混凝土細觀建模研究，可有效揭示混凝土內(nèi)部多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)機理。該模型能夠真實反映骨料隨機分布特征及ITZ對裂縫萌生與擴展的影響，為準確模擬混凝土損傷演化過程、預(yù)測宏觀力學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)，對提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與安全性具有重要意義。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立多邊形骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）、水泥砂漿基體多相材料混凝土細觀有限元模型。
混凝土細觀模型采用CAD隨機多邊形2D插件專業(yè)版參數(shù)化建模生成，將CAD中的混凝土各組分內(nèi)容分別另存為dxf格式，以備導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)。
在ABAQUS內(nèi)將混凝土細觀圖形以草圖的形式分別導(dǎo)入。
利用草圖建立混凝土模型中各組分的部件。
對混凝土中各組分分別設(shè)置材料屬性，如進行混凝土細觀力學(xué)分析時，可采用EasyCDP Mortar&ITZ插件快速設(shè)置混凝土損傷塑性材料模型參數(shù)。
將混凝土細觀模型中的砂漿、骨料、ITZ部件進行裝配。
進行混凝土細觀模型的網(wǎng)格劃分，可采用四邊形或三角形單元類型。
后續(xù)可根據(jù)研究的需要進行混凝土細觀模型的模擬分析，如混凝土的受壓損傷開裂等。
二維多邊形骨料混凝土細觀模型的受壓損傷模擬教程可以參考：ABAQUS多邊形骨料ITZ混凝土細觀受壓開裂論文復(fù)現(xiàn)視頻
展開 鋼筋混凝土梁—鋼筋-箍筋T3D2單元-基本建模實例
混凝土梁建模很簡單，不再贅述，part部件圖如下：
對于縱筋和箍筋，現(xiàn)在part里面分別建一根鋼筋，然后在assembly里面陣列，組裝號以后，merge為一個part，如下：
可能要用到 assembly 里面的旋轉(zhuǎn)和移動命令：
混凝土材料定義：混凝土損傷塑性本構(gòu)模型；
鋼筋，最簡單的二折線模型
單元劃分：Mesh模塊
Assembly模塊：通過定義參考點等移動，組裝：
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
技術(shù)鄰?fù)扑]：
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元在ANSYS中的分析
workbench中鋼筋混凝土梁，施加荷載后，鋼筋和混凝土分離
展開 ABAQUS三維隨機多面體骨料及ITZ細觀混凝土建模
在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）是決定混凝土承受荷載能力的關(guān)鍵因素之一,研究表明，混凝土在承受外力時的破壞主要發(fā)生在界面過渡區(qū)的損傷。本案例介紹通過CAD隨機多面體&過渡區(qū)3D插件建立隨機分布的三維多面體骨料及界面過渡區(qū)細觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)進行多相材料的指定。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機多面體&過渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機投放的多面體骨料、界面過渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。插件在建模時已將不同組分分圖層繪制，方便批量導(dǎo)出及后續(xù)的材料指定。這里將砂漿、ITZ、不同粒徑的骨料分別導(dǎo)出為iges格式文件。
將導(dǎo)出的iges模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
可對多面體骨料、ITZ、砂漿分別手動設(shè)置材料，也可采用EasyCDP插件快速生成混凝土損傷塑性材料后，再指派到砂漿及ITZ部件。
在裝配中將兩組多面體骨料、水泥砂漿、過渡區(qū)部件進行裝配，完成三維細觀混凝土模型的建模。
CAD_隨機多面體&過渡區(qū)插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1909149
展開 Abaqus端鉤纖維混凝土建模教程
模型預(yù)覽
本案例為Abaqus內(nèi)建立的包括多面體骨料、端鉤纖維、長方體砂漿基體在內(nèi)的三相纖維混凝土細觀模型。本案例僅提供一種端鉤纖維混凝土的參數(shù)化建模方案，生成Abaqus三維纖維混凝土幾何模型，并未涉及材料屬性、分析步、載荷等有限元模擬內(nèi)容。
建模教程
1.采用CAD多面體骨料及端鉤纖維3D插件設(shè)置模型參數(shù)，在AutoCAD內(nèi)建立端鉤纖維及混凝土骨料模型，模型共包含三個圖層，分別為端鉤纖維、多面體骨料、外側(cè)基體。
2.將端鉤纖維、多面體骨料、外側(cè)長方體基體分別導(dǎo)出為iges格式，具體操作為在AutoCAD內(nèi)選擇文件-輸出-其他格式，然后選擇需要導(dǎo)出的對象，并回車確認。
3.打開Abaqus CAE，通過文件-導(dǎo)入-部件，將三份iges文件分別導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)。
4.對三份部件進行裝配，即可獲得完整的端鉤纖維混凝土模型。
5.可對手動對模型進行網(wǎng)格劃分等操作，繼續(xù)進行下一步的有限元仿真模擬。
CAD多面體骨料及端鉤纖維3D建模插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1939674
展開 混凝土疊合骨料構(gòu)建（橢圓+多邊形）
混凝土骨料建模，左右兩側(cè)為多邊形骨料，中間為橢圓骨料，多邊形骨料和橢圓骨料邊界有一段混合區(qū)域。有相似需要者聯(lián)系QQ1511646430。
超大跨鋼管混凝土拱橋 ANSYS APDL 精細化建模案例介紹 ￥39.9
案例概述
本案例展示了一個基于 ANSYS APDL 的超大跨鋼管混凝土拱橋有限元建模與分析過程。橋梁主跨超過 400 米，模型采用雙單元法（Double-Element Method），以簡化且合理的方式模擬鋼管混凝土拱橋在彈性階段的整體受力與剛度特性。模型經(jīng)過充分驗證，可一次性完成恒載分析并順利收斂，結(jié)果穩(wěn)定可靠，可作為工程參考和教學(xué)示例的基礎(chǔ)模型。
該案例提供了完整的可運行文件，包括模型文件（TrussArcBridge.cdb）和計算命令流文件（TrussArcBridge.mac），用戶可直接在 ANSYS 環(huán)境中加載并執(zhí)行，也適用于ansys workbench，快速得到結(jié)構(gòu)受力結(jié)果。
圖1-1 模型
圖1-2 邊界
圖1-3 位移結(jié)果
1.2. 建模思路與單元劃分
模型采用以主拱、吊索、橋面體系為核心的空間有限元結(jié)構(gòu)體系。主拱肋及桁架部分采用 BEAM188 單元，用以模擬具有彎曲和剪切變形能力的空間桿件；吊索采用 LINK180 單元，主要承受軸向拉力，計算效率高且穩(wěn)定性好；橋面采用 SHELL181 單元，用以反映組合橋面的彎曲與剪切剛度，實現(xiàn)橋面與主拱的合理協(xié)同。
材料部分采用彈性模型，鋼管混凝土雙單元法理，既保證了分析的合理性，又避免了復(fù)雜的非線性求解過程。邊界條件采用固結(jié)與簡支混合形式，可根據(jù)不同橋型和設(shè)計要求靈活修改。
該模型采用合理的節(jié)點耦合與剛度協(xié)調(diào)方式，確保鋼管與混凝土、拱肋與橋面、吊索與桁架之間的力學(xué)傳遞真實可靠。
1.3. 案例文件說明
TrussArcBridge.cdb：為模型文件，包含節(jié)點、單元、截面、材料及邊界定義，可直接在 ANSYS 中導(dǎo)入使用。
展開 CAD纖維混凝土2D插件 纖維混凝土建模 ￥699
功能說明
插件可在AutoCAD軟件內(nèi)生成二維纖維混凝土模型，模型可導(dǎo)入COMSOL、Abaqus、ANSYS等有限元軟件內(nèi)，用于纖維混凝土的仿真模擬。
插件生成的纖維混凝土模型包括骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）、纖維、孔隙、砂漿基體等部分，且每部分分圖層進行繪制，方便分別導(dǎo)入到其他軟件內(nèi)。
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態(tài)，注冊請聯(lián)系QQ：1135122921。
樣圖下載
纖維混凝土2D樣圖.rar
論文建模復(fù)現(xiàn)-超高性能混凝土組合梁抗剪性能視頻教學(xué) ￥99.99
<p>1、 引言</p><p>雙鋼板 - 混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗剪性能與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在顯著差異。該結(jié)構(gòu)通過拉結(jié)筋和栓釘實現(xiàn)鋼板與混凝土的連接，在剪力作用下易產(chǎn)生界面滑移，導(dǎo)致試件剛度與承載力下降。本案例聚焦于論文第 4 章雙鋼板 - 混凝土組合梁的建模復(fù)現(xiàn)，旨在通過 ABAQUS 有限元分析軟件，對組合梁抗剪性能進行數(shù)值模擬。需特別說明的是，本次復(fù)現(xiàn)僅涵蓋建模過程教學(xué)，不涉及曲線擬合內(nèi)容。</p><p>2、 幾何模型與材料參數(shù)</p><p>（1） 模型構(gòu)建：</p><p>本案例采用減縮積分三維實體單元 C3D8R 模擬雙鋼板-混凝土組合梁試件的混凝土、栓釘和鋼板部分，該單元對位移的求解結(jié)果較精確，在網(wǎng)格發(fā)生扭曲變形時分析精度不會受到大的影響。拉結(jié)筋采用T3D2三維二節(jié)點線性桁架單元進行模擬，墊塊和支座采用離散剛體殼單元進行模擬。混凝土六面體網(wǎng)格邊長 40mm，鋼筋鋼板網(wǎng)格邊長 20mm，栓釘網(wǎng)格邊長 5mm，因為網(wǎng)格尺寸過大導(dǎo)致模型不收斂，尺寸過小明顯減慢計算速度，此種網(wǎng)格尺寸可以很好的模擬實際試件的受力性能。雙鋼板-混凝土組合梁數(shù)值模擬幾何模型如圖所示。
展開 【經(jīng)典案例欣賞30】六角星異形鋼管混凝土柱軸壓模擬
項目難點：
1、異形鋼管混凝土快速建模；
2、異形截面網(wǎng)格劃分。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
