軸壓的案例
不同軸壓比對配置HRB500高強鋼筋混凝土并筋柱承載力的影響
6、計算工況分別取軸壓比為0.1、0.2、0.5、0.7時進行結構承載力計算。
四、模擬結果
1） 單筋情況下不同軸壓比的荷載位移曲線
2） 雙筋情況下不同軸壓比的荷載位移曲線
3） 三筋情況下不同軸壓比的荷載位移曲線
4） 軸壓比為0.1時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
5） 軸壓比為0.2時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
6） 軸壓比為0.5時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
7） 軸壓比為0.7時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
8） 不同情況下極限承載能力對比表
五、結論
從上述荷載位移曲線可見，軸壓比對構件的極限承載能力影響較大，特別是在當軸壓比小于0.5時，軸壓比的增加能顯著提升構件的極限承載力。
并筋對結構的極限承載力具有一定的影響，隨著并筋數量的增加，構件的承載力會有一定的下降，這主要由于將單根鋼筋綁扎成束，形成了并筋構造，使得鋼筋與混凝土之間的粘結錨固性能發生了變化，進而對結構或構件的受力性能造成不利影響。
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展開 方鋼管混凝土短柱軸壓性能模擬 ￥9.99
5、 計算結果
圖8應力云圖
圖9位移云圖
6、 結論與拓展應用
（1） 模型結論
有限元模型能夠較為準確地模擬方鋼管混凝土短柱的軸壓性能，鋼管壁厚與混凝土強度是控制其破壞的關鍵因素。
（2） 工程建議
在實際工程設計中，可通過增加鋼管壁厚、提高混凝土強度等級來提升構件的軸壓承載力與延性。
（3） 拓展方向
該模擬方法可延伸至方鋼管混凝土長柱、圓鋼管混凝土柱等場景，也可結合反復荷載分析其抗震性能
7、 附件：本案例中的abaqus模型文件（包括cae、odb和inp文件）
【規范解讀】軸壓穩定系數對比：國標VS歐標
<p>為了對比國標和歐標軸壓穩定系數的計算公式差異，下面我們將對國標的計算公式做一些變換。</p><p><br></p><p><strong>一.國標軸壓穩定系數計算方法</strong></p><p>在進行桿件的軸壓穩定驗算時，軸壓穩定系數φ的大小是由兩個因素決定的（見鋼標附錄D.0.5）:均一化長細比λn和截面類型(截面類型決定參數α1~α3)。</p><p><br></p><p><img src="https://img.xiumi.us/xmi/ua/IpA6/i/b87808994284b97b012d95902b7a5910-sz_38081.png"></p><p><img src="https://img.xiumi.us/xmi/ua/IpA6/i/85060a009d2d16147c923b076c79d998-sz_75530.png?x-oss-process=image/resize,limit_1,m_lfit,w_1080/crop,h_285,w_724,x_0,y_45"></p><p><strong>1.1均一化長細比公式變換</strong></p><p>均一化長細比D.0.5-2實際上是下面公式換算得到：</p><p><img src="https://img.xiumi.us/xmi/ua/IpA6/i/cad069181e3f1218a00e14cea38feeea-sz_280702.jpg" width="160"></p><p>將Ncr的表達式</p><p><img src="https://img.xiumi.us/xmi/ua/IpA6/i/d243f25eb4c23ee1783e7498241df12a-sz_263315.jpg" width="160"></p><p>帶入上式，即可得到公式D.0.5-2。
展開 單軸抗壓強度UCS(Unconfined Compressive Strength)的取值考慮
1 引言
巖石的單軸抗壓強度是巖體工程分類和穩定性分析必須輸入的原始參數. 理想的狀況是每個工程項目至少做一組單軸抗壓強度試驗, 并且鉆孔穿過所有受影響的地層(開挖區域和圍巖), 但是在現實中, 由于各種因素的限制不可能每個項目都做單軸抗壓強度試驗, 除非一些非常重要的邊坡工程項目. 這個筆記簡要討論了單軸抗壓強度sigmac(UCS)的取值方法.
2 什么時候不做UCS試驗
在討論UCS的取值方法之前, 讓我們首先我們逆向思考一下, 什么時候不需要做或者做不了UCS試驗. 總的來說, 以下四種情形不做UCS試驗:
(1) 工程狀況簡單, 巖石性質單一或者巖體極其破碎, 在這種情況下可以根據先前的經驗進行類比獲取UCS值;
(2) 缺少試驗資金, 大多數工程項目遇到的是這種情況, 由于沒有足夠的經費預算, 不能進行UCS試驗;
(3) 時間倉促, 項目要求時間緊, 沒有足夠的時間去完成試驗;
(4) 不具備取樣條件. 在某些極端情況下, 特別是在一些遙遠的山區, 由于沒有道路, 鉆機不能開進去, 無法進行試驗. 以前也曾遇到過使用直升機運輸鉆機進行鉆探的項目, 但這是例外, 不是一般項目能承擔得起的.
3 獲取UCS的間接方法
(1) 當不具備標準的UCS試驗條件時, 工程師必須依靠經驗來估算UCS值. 在文章[IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構模型(1)] 中總結了三大類巖石的單軸抗壓強度經驗估計.
(2) 另一種獲取UCS的簡便方法是使用Schmidt hammer, 也稱作Rebound Hardness Test, 這種試驗設備類似于現場測試土試樣的筆式貫入儀. 此外, 點載荷試驗(Point Load Test)也能近似代替標準的UCS試驗.
展開 
基于RADIOSS的機身壁板軸壓試驗件屈曲分析
在新渦槳支線飛機機身壁板穩定性研究試驗中，采用RADIOSS求解器對機身壁板軸壓試驗進行線性屈曲分析，為試驗的設計及屈曲分析提供參考。
劉偉_基于RADIOSS的機身壁板軸壓試驗屈曲分析.pdf
采用PYTHON腳本在ABAQUS平臺實現軸壓桿屈后分析案例 ￥20
為實現軸壓桿件考慮初始缺陷后的極限承載力分析，特基于abaqus平臺編寫此python腳本。腳本實現了軸壓桿件自動建模和修改關鍵字等屈后分析流程，并進行注釋。讀者可根據自身需要，略微改動腳本，以實現參數化建模，達到大批量有限元分析的目的。
付費內容為腳本文件，見下方。
Abaqus隨機圓形骨料ITZ細觀混凝土CDP軸壓模型
混凝土在細觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區（ITZ）組成，在Abaqus內基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構關系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態。
在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomAggregate V3.2插件建立圓形粗骨料、實體界面過渡區、水泥砂漿三部件混凝土細觀模型。
對各部件進行材料截面的指派，其中水泥砂漿部分采用CDP模型；界面過渡區采用弱化的砂漿模型；骨料部分不考慮其損傷破壞。
為模擬模型的軸壓狀態，新建長方形部件作為壓力機的鋼制壓板，設置壓板與混凝土試件間的接觸，并將下側壓板固定，上側壓板添加豎直向下的位移。
對模型進行網格劃分。
創建作業提交分析并查看結果。
展開 約束鋼骨混凝土短柱軸壓模擬
簡單點說就是在原有的鋼筋混凝土梁、柱等構件里添加型鋼，加入型鋼后可以有效提高構件承載能力，減小構件軸壓比。通常高層結構較多采用。
混凝土多向受壓時，通過施加側向壓力的約束，限制內部微裂縫的發展，能極大地提高混凝土的抗壓強度。在混凝土構件受到軸心壓力過程中，混凝土發生與軸壓力相互垂直的橫向變形，內部產生裂縫，此時外圍的鋼管或者高強約束材料就發生作用，向混凝土提供徑向反作用力，緊緊地約束了混凝土的橫向變形，從而限制內部微裂縫的發展，以達到提高混凝土的抗壓強度和延性（發揮混凝土的塑性性能，得到良好的變形效果）。此類利用外部約束，改善自身原有受壓特性，以提高抗壓強度及延性的混凝土就稱為約束混凝土。
本案例進行了初始缺陷影響下約束鋼骨混凝土短柱軸壓模擬，希望為此類模擬提供參考思路。
設備基本情況：I5-7500 CPU
計算耗時：5min
一、約束鋼骨混凝土短柱模態分析
首先建立約束鋼骨混凝土短柱有限元計算模型。
約束鋼骨混凝土短柱截面半徑為100mm，內部鋼骨截面為H100×68×4.5×7.6，外層包裹5mm厚GFRP材料。約束混凝土材料強度為C70，內部鋼骨材料強度為Q355，GFRP峰值抗拉強度為300MPa。
采用線性攝動分析步下的屈曲分析模塊，選取Lanczos求解器，輸出約束鋼骨混凝土短柱前十階變形模態。
外部GFRP與約束混凝土之間采用法向硬接觸，切向摩擦系數為0.2的界面接觸關系。
采用耦合參考點加載方式為約束鋼骨混凝土短柱施加軸向荷載，底部采用固結約束，頂部施加軸向壓力。對有限元計算模型進行網格劃分，全局網格尺寸取為20mm。
展開 ABAQUS隨機球體骨料及界面過渡區混凝土軸壓破壞
本案例通過CAD隨機球體顆粒&過渡區3D插件建立球體骨料及界面過渡區三維細觀混凝土模型，并將模型導入ABAQUS內，通過Concrete Damaged Plasticity Model，研究細觀混凝土在軸壓荷載下ITZ及水泥砂漿的損傷演化規律。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機球體顆粒&過渡區3D V1.0插件建立隨機投放的球體粗骨料、界面過渡區(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型，并將粗骨料、ITZ與水泥砂漿分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對骨料、ITZ、砂漿分別指定材料，其中砂漿及界面過渡區均采用CDP模型。
新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。設置相互作用，通過參考點創建耦合約束，設置加載板與試件的接觸，接觸類型選用表面與表面接觸，并設置罰。
將下板設置為固定約束，上板添加豎向位移。
對球體骨料及界面過渡區混凝土模型劃分網格。
創建并提交作業，查看結果。
展開 鋼管混凝土柱軸壓受力及分析結果處理 ￥20
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，均為設置對稱邊界的1/8模型，計算速度很快）；
2.鋼管本構和混凝土本構計算程序（2個文件）；
（小程序計算出來數據很多，可以挑十幾個數據輸入，不影響精度，但是會很好收斂）
3.接觸設置方法及引入鋼管焊接殘余應力方法1個文件；
（文件中說的很詳細，按照設置即可，殘余應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果處理曲線1個文件；
根據規范大批量計算軸壓穩定系數 ￥10
有時候需大批量計算軸壓穩定系數，若采用查表的方式則嚴重影響工作效率，且附表未給出長細比過大時的穩定系數；若僅采用公式計算，則需要進行一定量的復核，防止公式輸入錯誤。為便于數據操作及進行復核對比，特編寫python腳本對弱硬化鋁合金軸心受力構件的穩定系數進行計算。腳本共采用兩種計算方法，一是根據附表進行插值計算，二是根據理論公式進行計算。兩種之間可以方便地對比，以驗證穩定系數計算的準確性，且可改寫腳本以適用于其他穩定系數的計算。
應用不同計算模型的巖石/混凝土單軸抗壓試驗簡單對比
計算結果：
單軸壓縮試驗、Mohr-Coulomb破壞-完整的巖石
抗壓強度：30MPa
殘余壓縮強度：20MPa。
單軸拉伸試驗、拉伸斷裂失效-節理
拉伸強度：0.5MPa
殘余拉伸強度：0.1MPa
修正的DP混凝土：
（1）單軸拉伸強度：3.0 MPa；
（2）單軸抗壓強度：30.0 MPa；
（3）雙軸抗壓強度：36.0 MPa；
（4）膨脹參數：拉伸膨脹系數：0.25；壓縮膨脹系數：1.00。
abaqus模擬研究不同強度的再生磚混凝土和鋁管厚度軸壓性能的差異 ￥9.9
1.5CAE前處理
1.5.1網格
再生磚混凝土鋁管軸壓試驗的幾何模型如圖21所示，再生磚混凝土鋁管軸壓試驗的網格模型如2-2所示，單元類型主要為殼單元與實體單元相結合，網格基本尺寸為10mm，殼單元為S4R，實體單元為C3D8R。殼單元總數為3300個，實體單元總數為20520個，節點總數23646個。加載板與再生磚混凝土鋁管采用接觸對進行接觸設置，鋁管與混凝土采取“共節點”的方式進行設置。
圖 21 CAE幾何圖
圖 22 CAE網格圖
5.2. 材料
本項目仿真計算以及報告中采用的材料參數如表格 11所示，鋁管采用鋁的材料屬性，加載板使用C40混凝土材料，再生磚混凝土采用ConcreteCore材料，該材料實在混凝土CDP本構的基礎上乘以一個弱化系數來確定的。
展開 PKPM建模詳細過程
1、按軸壓比要求
又軸壓比初步確定 框架柱截面尺寸時，可按下式計算：
[$micro]N = N/Acfc
式中 [$micro]N ----- 框架柱的軸壓比
Ac -------框架柱的截面面積
fc--------柱混凝土抗壓強度設計值
N---------柱軸向壓力設計值
柱軸向壓力設計值可初步按下式估算:
N = γgQSNα1α2β
式中: γg -----豎向荷載分項系數
Q---------每個樓層上單位面積的豎向荷載,可取q=12——14KN/m[$sup2]
S--------柱一層的荷載面積
N---------柱荷載樓層數
α1------考慮水平力產生的附加系數,風荷載或四級抗震時α1=1.05,三——一級抗震時α1=1.05——1.15
α2------邊角柱軸向力增大系數,邊柱α2 =1.1,角柱α2 =1.2
β------柱由框架梁與剪力墻連接時,柱軸力折減系數,可取為0.7——0.8
框架柱軸壓比 [$micro]N 的限值宜滿足下列規定:
抗震等級為一級時, 軸壓比限值 0.7
抗震等級為二級時, 軸壓比限值 0.8
抗震等級為三級時, 軸壓比限值 0.9
抗震等級為四級及非抗震時, 軸壓比限值 1.0
Ⅳ類場地上較高的高層建筑框架柱,其軸壓比限值應適當加嚴,柱凈高與截面長邊尺寸之比小于4時,其軸壓比限值按上述相應數值減小0.05。
展開 基于ABAQUS的空間RC梁柱節點抗震性能分析
變化軸壓比對節點承載力影響
這里取了PM-D16和PM-D20兩個節點來研究柱端軸壓比對梁端承載力影響，軸壓比分別從0.2增大到0.6，結果如下圖12所示。
圖12 同一節點不同軸壓比
簡要結論：可見在km很小的時候，控制截面在梁上，此時增大軸壓比對梁端承載力影響甚微；較大的km時，控制截面在節點核心區和柱上，增大軸壓比(合適的軸壓比0.6，屬于有利的軸壓比范圍)會減輕柱子和核心區的損傷，使得節點承載力增大，耗能能力變大。
四、參賽結語
計算機狀況：AMD-4800H cpu 8核16線程 16G
計算時間：平面節點：1小時（四核）
空間節點：1.5小時（四核）
空間帶樓板節點：5小時（四核）
計算任務：隱式分析
參賽作品后期準備錄制視頻在技術鄰平臺發布，有做裝配式RC節點的同學可以和我私信交流，相互探討。
展開 