混凝土結(jié)構(gòu)損傷斷裂的案例
ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
這是我自己計(jì)算的2010規(guī)范中ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
首先用自己的數(shù)據(jù)計(jì)算2010規(guī)范中規(guī)定的混凝土本構(gòu)關(guān)系
然后借助文件夾中02版規(guī)范的方法，計(jì)算損傷因子。
以后還會(huì)有詳細(xì)計(jì)算方法，此數(shù)據(jù)僅供參考。
2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)-彈模34400MPa-帶損傷因子-自己數(shù)據(jù)計(jì)算得出.rar
基于相場(chǎng)損傷模型的混凝土細(xì)觀壓縮斷裂模擬
緒論
斷裂是混凝土材料破壞的主要模式。可靠、高效的混凝土斷裂模型在橋梁、隧道、大壩等土木工程結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估中發(fā)揮著重要作用。對(duì)混凝土斷裂的研究,尤其對(duì)其裂紋萌生和擴(kuò)展的研究,引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者越來(lái)越多的關(guān)注。混凝土斷裂的數(shù)值模擬與斷裂理論、物理試驗(yàn)相互印證與補(bǔ)充,并隨著科技發(fā)展不斷地提高著混凝土斷裂問(wèn)題模擬的準(zhǔn)確性。近年發(fā)展起來(lái)的斷裂相場(chǎng)法,通過(guò)場(chǎng)變量的自動(dòng)演化獲取裂紋路徑,可方便地模擬出裂紋的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展過(guò)程。因此本案列將采用基于<a href="/major/<a href="/major/ABAQUS的斷裂相場(chǎng)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土斷裂問(wèn)題的模擬分析并探討該模型的工程實(shí)際適用性
理論基礎(chǔ)
相場(chǎng)法是一種以經(jīng)典熱、動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ),由耦合的非線性的力平衡方程和相場(chǎng)梯度型演化方程組合而成的唯象方法。該方法引入一組場(chǎng)變量來(lái)描述結(jié)構(gòu)的相變過(guò)程。與銳界面法中場(chǎng)變量的不連續(xù)性相反的是,相場(chǎng)法中場(chǎng)變量在界面區(qū)域具有連續(xù)性,可以用來(lái)描述材料初始時(shí)和完全破壞之間的平滑過(guò)渡。相場(chǎng)變量能分成保守的場(chǎng)變量與非保守的場(chǎng)變量?jī)煞N,總量在物體結(jié)構(gòu)演化中保持不變的為保守的場(chǎng)變量,如原子和電荷的濃度場(chǎng);總量在物體結(jié)構(gòu)演化中為不守恒的并從0到1變化的是非保守的場(chǎng)變量,如馬氏相變。
Frankfort和Marigo基于能量最小化原理提出了Griffith理論的變分形式。描述斷裂的相場(chǎng)法中材料勢(shì)能分為兩部分，彈性應(yīng)變能和表面能，分別對(duì)應(yīng)于完好相和斷裂相。Griffith理論的泛函形式可以表達(dá)為:
其中是對(duì)稱(chēng)的小應(yīng)變張量，代表裂紋面，Ω為求解區(qū)域。斷裂問(wèn)題系統(tǒng)自由能由彈性應(yīng)變能(等號(hào)右邊第一項(xiàng))和斷裂表面能(等號(hào)右邊第二項(xiàng))構(gòu)成，裂紋的擴(kuò)展受自由能最小化原理控制。通過(guò)求能量泛函的極值可以獲得材料系統(tǒng)的控制方程。
采用有限寬度的彌散區(qū)域來(lái)近似表征離散裂紋面，如圖 1所示。
展開(kāi) ABAQUS基于CT掃描重建與CDP模型的混凝土細(xì)觀損傷斷裂三維數(shù)值模擬
上篇文章介紹了ABAQUS通過(guò)CT或切片數(shù)據(jù)重建混凝土多組分三維細(xì)觀模型。本案例介紹采用CDP材料對(duì)三維重建的混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行損傷斷裂數(shù)值模擬有限元分析。
ABAQUS模型重建完成后，在屬性里建立骨料、砂漿、ITZ材料參數(shù)，并替換截面內(nèi)原有的空材料，這里砂漿及ITZ可使用EasyCDP插件直接生成混凝土損傷塑性材料，由于不考慮骨料的損傷破壞，因此不必設(shè)置骨料的損傷參數(shù)。
將混凝土細(xì)觀部件進(jìn)行裝配，添加分析步，并在載荷中設(shè)置受壓載荷。
建立并提交作業(yè)，查看最終的模擬結(jié)果。
展開(kāi) COMSOL混凝土細(xì)觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場(chǎng)損傷模型
混凝土細(xì)觀模型
構(gòu)建骨料、砂漿、界面過(guò)渡區(qū)三種組分的混凝土細(xì)觀模型，模型構(gòu)建采用CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件進(jìn)行參數(shù)化建模生成，操作詳細(xì)步驟可參考：【COMSOL隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)ITZ建模】
插件中粗骨料采用多邊形模型，骨料的位置以隨機(jī)投放的算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，骨料多邊形形狀及邊數(shù)可通過(guò)參數(shù)進(jìn)行定義；界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）采用單獨(dú)的部件，分布于粗骨料與砂漿之間，以此來(lái)獲得表征混凝土細(xì)觀特征的隨機(jī)骨料模型。
相場(chǎng)斷裂理論
現(xiàn)階段在有限元框架下模擬裂紋擴(kuò)展的數(shù)值分析方法主要有單元?jiǎng)h除法、界面單元法、擴(kuò)展有限元 (XFEM)等；相場(chǎng)理論是通過(guò)在尖銳裂縫擴(kuò)展的邊界引入0~1的相場(chǎng)來(lái)反映材料的損傷或斷裂程度，通過(guò)相場(chǎng)的控制方程來(lái)實(shí)現(xiàn)變量的演化。相場(chǎng) (phase-field) 斷裂模型是一種彌散式裂紋模型，是基于傳統(tǒng) Griffith理論, 通過(guò)能量平衡理論研究裂紋的擴(kuò)展行為，與其他斷裂理論相比，相場(chǎng)理論具有便于描述裂紋的形成、分岔等復(fù)雜情況，網(wǎng)格敏感性較小等優(yōu)點(diǎn)。
模型樣圖
建模采用的CAD模型樣圖可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開(kāi) 
ABAQUS切片掃描三維重建再生骨料混凝土細(xì)觀損傷斷裂數(shù)值模擬
再生骨料混凝土試件在受壓下的縱向位移。
再生骨料的損傷斷裂。
ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對(duì)本構(gòu)關(guān)系影響 附c40~c45混凝土損傷因子ABAQUS輸入
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調(diào)加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環(huán)、動(dòng)態(tài)荷載下的混凝土反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動(dòng)荷載作用下，混凝土在受力過(guò)程中拉伸和壓縮都會(huì)產(chǎn)生損傷造成的裂縫開(kāi)展，從而導(dǎo)致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因?yàn)槔扉_(kāi)裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來(lái)描述這種剛度退化，詳見(jiàn)圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時(shí)表示沒(méi)有損傷，dc或dt=1時(shí)表示材料失去強(qiáng)度。
那么混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型中的損傷因子到底對(duì)混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來(lái)做個(gè)測(cè)試看一下。
依然采用C110級(jí)混凝土的本構(gòu)關(guān)系，混凝土的屈服應(yīng)力和非彈性應(yīng)變表格如下。子選項(xiàng)中損傷參數(shù)和非彈性應(yīng)變關(guān)系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認(rèn)是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復(fù)因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復(fù)原因子wc，默認(rèn)是不填的。
因?yàn)镃DP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時(shí)裂縫會(huì)閉合，剛度會(huì)恢復(fù)；從壓縮到拉伸時(shí)裂縫仍然存在，剛度不會(huì)恢復(fù)。因此在ABAQUS中不填的話默認(rèn)wt(拉伸剛度恢復(fù)因子)=0，wc(壓縮剛性恢復(fù)因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復(fù)因子在混凝土載荷循環(huán)中對(duì)混凝土本構(gòu)模型的影響。
展開(kāi) 混凝土塑性損傷CDP模型的幾個(gè)問(wèn)題 附2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)下載
最后發(fā)布一條訊息：POLARIS_CDP插件升級(jí)到V2.3版本，更新內(nèi)容如下：
極限應(yīng)力改為峰值應(yīng)力，并將其默認(rèn)值顯示在輸入框中，且會(huì)將隨彈性模量和強(qiáng)度的變化而變化；
應(yīng)力應(yīng)變曲線不與損傷數(shù)據(jù)一起截?cái)啵〗財(cái)鄳?yīng)力為峰值應(yīng)力的百分之一；
規(guī)范生成失敗的提示信息。
修改的內(nèi)容不影響原有插件使用，主要提高插件的適應(yīng)性和友好性，需要更新的小伙伴請(qǐng)盡快和我聯(lián)系（需提供技術(shù)鄰購(gòu)買(mǎi)記錄和信息）。
下載地址：2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)
【JY】JYCDP插件：ABAQUS混凝土CDP模型插件分享 | 混凝土損傷塑性模型 ￥59.9
(推薦6.14、2016版本，仍保留固流分析耦合模塊，后版本取消該模塊)，
文后附 6.14-4 軟件下載鏈接及子程序相關(guān)下載，
【簡(jiǎn)介】
為簡(jiǎn)便鋼筋混凝土構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的本構(gòu)模型設(shè)置，本期給大家推薦一款A(yù)baqus混凝土CDP模型插件，供大家應(yīng)用參考。這個(gè)插件無(wú)需繁瑣的Excel操作，僅需選擇混凝土等級(jí)即可在Abaqus前處理界面一鍵生成混凝土CDP本構(gòu)曲線，且可任意調(diào)整本構(gòu)曲線長(zhǎng)度，并可對(duì)極限強(qiáng)度進(jìn)行修正，且適用于不同的力、位移單位，可用于各類(lèi)混凝土構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的精細(xì)化分析。
對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)而言，正確合理的本構(gòu)模型是對(duì)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性分析的關(guān)鍵。ABAQUS提供三種混凝土本構(gòu)關(guān)系模型，分別為脆性開(kāi)裂模型、彌散開(kāi)裂模型及損傷塑性模型，其中，混凝土損傷塑性 (Concrete Damaged Plasticity，CDP)模型是通過(guò)將各向同性下損傷彈性與拉伸和壓縮塑性相結(jié)合的方式來(lái)對(duì)混凝土的非彈性行為進(jìn)行描述的，適用于Standard和Explicit兩大求解模塊，可用于模擬混凝土在任意荷載作用下的受力情況，同時(shí)考慮了由于拉、壓塑性應(yīng)變導(dǎo)致的彈性剛度的退化以及循環(huán)荷載作用下剛度的恢復(fù)，具有較好的收斂性。有關(guān)CDP模型的介紹及應(yīng)用可見(jiàn)推文：
【JY】淺談混凝土損傷模型及Abaqus中CDP的應(yīng)用
【程序可解決的問(wèn)題】
采用ABAQUS模擬梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)，ABAQUS中CDP模型損傷系數(shù)計(jì)算到0.9和損傷系數(shù)計(jì)算到0.99所得的滯回曲線相差甚大，筆者建立了現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)模型對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證。
CDP模型本構(gòu)曲線末尾段的選取，對(duì)滯回曲線下降段的影響較大。
展開(kāi) 約束混凝土cdp塑性損傷本構(gòu)，mander混凝土本構(gòu)模型 ￥10
約束混凝土本構(gòu)，mander混凝土本構(gòu)，自己做的箍筋約束方柱和圓柱本構(gòu)模型，表格只要輸入相關(guān)參數(shù)，自動(dòng)生成ABAQUS塑性損傷本構(gòu)關(guān)系。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元類(lèi)型和分析模型 附混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元分為兩個(gè)層次：桿系單元和實(shí)體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系，而后者著重分析單元的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。單元類(lèi)型的選取應(yīng)兼顧計(jì)算規(guī)模、材料模型的精度等多方面的因素。對(duì)于全結(jié)構(gòu)規(guī)模較大，可將結(jié)構(gòu)離散成桿系單元進(jìn)行分析。對(duì)于復(fù)雜區(qū)域（梁柱節(jié)點(diǎn)）或重要的構(gòu)件等可將桿系結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的力和位移施加到實(shí)體單元模型上，分析局部應(yīng)力和應(yīng)變。在結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)盡可能多地采用三維實(shí)體單元模型，力求最大程度的真實(shí)模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不同于一般均質(zhì)材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構(gòu)成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對(duì)體積較少，因此建立結(jié)構(gòu)有限元模型需考慮這些特性。構(gòu)成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有限元模型主要有以下三類(lèi)：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來(lái)處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細(xì)長(zhǎng)材料，通常可忽略其橫向抗剪強(qiáng)度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實(shí)體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯(lián)結(jié)單元來(lái)模擬鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)很好，不會(huì)有相對(duì)滑移，則可視為剛性聯(lián)結(jié)，可以不考慮聯(lián)結(jié)單元問(wèn)題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發(fā)揮作用)，而開(kāi)裂必然導(dǎo)致鋼筋和混凝土變形不協(xié)調(diào)，也就是說(shuō)必然存在粘結(jié)失效和滑移的產(chǎn)生，因此這種模型被廣泛的應(yīng)用。單元?jiǎng)偠染仃嚨耐茖?dǎo)與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設(shè)鋼筋以一個(gè)確定的角度分布在整個(gè)單元中，并假設(shè)混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結(jié)，認(rèn)為兩者之間無(wú)滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開(kāi) 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)-混凝土本構(gòu)關(guān)系 ￥9.99
在讀研三，參考多篇博士碩士相關(guān)論文，得到的鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算結(jié)果較為滿(mǎn)意，
歡迎大家交流
ABAQUS UMAT - 混凝土塑性損傷模型的實(shí)現(xiàn) ￥1500
混凝土塑性損傷模型在工程上應(yīng)用較為廣泛，同類(lèi)型的本構(gòu)模型多內(nèi)置于各類(lèi)仿真軟件中，供用戶(hù)模擬混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和受力情況。本文根據(jù)Peter Grassl 和 Milan Jira′sek 2006年的文章《Damage-plastic model for concrete failure》進(jìn)行本構(gòu)模型代碼復(fù)現(xiàn)，并對(duì)文中的模型進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化。
UMAT代碼和INPUT文件見(jiàn)付費(fèi)內(nèi)容
ABAQUS中定義混凝土的塑性損傷本構(gòu)、鋼筋和混凝土之間的粘接滑移，模擬拉拔鋼筋時(shí)受拉短柱的應(yīng)力分布 ￥50
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混凝土塑性損傷模型 ￥5.99
<p>混凝土塑性損傷模型是基于拉、壓各向同性塑性的連續(xù)線性損傷模型，用于描述混凝土的非線性行為。采用通用有限元分析軟件ABAQUS/Standard分析，在此軟件中的混凝土塑性損傷模型具有以下特點(diǎn)：</p><p>1. 適于各種單元（梁、桿、殼、實(shí)體）的混凝土或其他類(lèi)似的脆性材料的模擬，用于殼元時(shí)，沿厚度方向的積分點(diǎn)數(shù)達(dá)到9個(gè)通常可以保證計(jì)算的準(zhǔn)確性；</p><p>2. 雖然它主要致力于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析，但可以用于素混凝土；</p><p>3. 可用“rebar”選項(xiàng)模擬混凝土中的鋼筋；</p><p>4. 適于低圍壓下混凝土單調(diào)、往復(fù)和動(dòng)力荷載下的計(jì)算；</p><p>5. 是非相關(guān)多軸硬化塑性和各向同性線性損傷模型的綜合，用于描述由于混凝土斷裂引 起的不可恢復(fù)的損傷；</p><p>6. 允許循環(huán)加載過(guò)程中用戶(hù)對(duì)于剛度恢復(fù)進(jìn)行控制；</p><p>7. 可定義與應(yīng)變速率的相關(guān)性；</p><p>8. 應(yīng)用粘性系數(shù)修正，可提高軟化階段的收斂效率；</p><p>9. 要求材料的彈性行為應(yīng)為各向同性且為線性的。</p><h2>1 線性損傷模型與塑性模型</h2><p>本節(jié)簡(jiǎn)要介紹構(gòu)成混凝土塑性損傷模型的線性損傷模型與塑性模型(Hibbitt等，2003)。</p><h2>1.1 線性損傷模型</h2><p>混凝土塑性損傷模型包括混凝土受拉開(kāi)裂和壓碎兩種破壞機(jī)制，分別由<span style="background-color: yellow;">等效拉壓塑性應(yīng)變</span>決定。單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)?lt;span style="background-color: yellow;">應(yīng)力與塑性應(yīng)變</span>的曲線。
展開(kāi) abaqus 預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕斷裂分析 ￥30
abaqus預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕斷裂分析.pdf
