混凝土塑性的案例
ABAQUS系列講座——混凝土塑性損傷模型
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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?？梢员ＷC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
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
結(jié)論：
該模型每增加2MPa圍壓，混凝土強(qiáng)度增加近10MPa，因此圍壓對(duì)CDP材料的屈服強(qiáng)度有極大影響。在復(fù)雜的工況作用下，單元往往都會(huì)受到周邊混凝土或鋼筋的限制，因此超過(guò)單軸抗壓強(qiáng)度也就不足為怪了。
正因?yàn)镃DP模型對(duì)圍壓極其敏感，很多小伙伴會(huì)發(fā)現(xiàn)單元的應(yīng)力應(yīng)變曲線在后期會(huì)出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，為了印證這一點(diǎn)，大家可以查看單元應(yīng)力輸出中的Pressure組合量的變化趨勢(shì)。
不知道大家是否能回答最開(kāi)始的那幾個(gè)問(wèn)題了？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)?，取截?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)
展開(kāi) 
混凝土塑性損傷模型（CDP）材料失效與刪除
混凝土塑性損傷（CDP）模型因其拉壓異性特征，非常適合模擬混凝土、巖石、陶瓷等材料，以往版本無(wú)法實(shí)現(xiàn)單元損傷積累到一定量后刪除，限制其在鉆削、垮塌等材料失效模型中的應(yīng)用；
ABAQUS也在不斷完善各部分功能，于2019FD01版本增加了混凝土塑性損傷失效材料的單元?jiǎng)h除功能，即：CONCRETE FAILURE關(guān)鍵字，現(xiàn)在我們可以定義拉伸開(kāi)裂應(yīng)變或位移、壓縮非彈性應(yīng)變或損傷閥值作為材料失效的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)可以定義閥值為溫度和場(chǎng)變量的函數(shù)。當(dāng)滿足任意一項(xiàng)失效標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該單元將失效并從模型中刪除。需指定輸出場(chǎng)變量：STATUSMP和STATUS。
這一功能目前僅支持Abaqus/Explicit分析類(lèi)型，四種失效準(zhǔn)則使用的評(píng)價(jià)參數(shù)分別為：
拉伸應(yīng)變（或位移）；
壓縮非彈性應(yīng)變；
拉伸損傷值；
壓縮損傷值。
展開(kāi) Abaqus混凝土損傷塑性材料插件：EasyCDP ￥168
插件介紹
EasyCDP (GB/T50010 2024)V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus快速建立混凝土損傷塑性（Concrete Damaged Plasticity，簡(jiǎn)稱(chēng)CDP）材料。插件基于GB/T 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2024年局部修訂版）進(jìn)行設(shè)計(jì)，支持強(qiáng)度等級(jí)∈(15MPa,80MPa]的不同強(qiáng)度混凝土模型。
EasyCDP插件可輸出基于規(guī)范計(jì)算的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線及數(shù)據(jù)文件。
應(yīng)力應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)文件可在當(dāng)前工作目錄下的“Stress Strain Data.txt”文件查看。
插件在ABAQUS下側(cè)提示欄內(nèi)輸出當(dāng)前參數(shù)計(jì)算的彈性模量、抗壓強(qiáng)度代表值、峰值壓應(yīng)變、抗拉強(qiáng)度代表值、峰值拉應(yīng)變等曲線特征值信息。
參數(shù)說(shuō)明
單位制：本插件采用單位為牛、毫米、兆帕，因此對(duì)應(yīng)的基本單位為長(zhǎng)度：毫米、時(shí)間：秒、質(zhì)量：噸。
Strength：混凝土強(qiáng)度等級(jí)。GB/T 50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2024）4.1.2節(jié)將混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)修改為C20，因此插件支持C20~C80級(jí)別混凝土，此參數(shù)設(shè)置范圍為（15，80]，可設(shè)置為整數(shù)或小數(shù)。
Mass Density：混凝土質(zhì)量密度。規(guī)范C.2.2節(jié)規(guī)定混凝土質(zhì)量密度2200kg/m3~2400kg/m3，這里可保持插件默認(rèn)數(shù)據(jù)不變動(dòng)。
Poissons Ratio：混凝土泊松比。規(guī)范4.1.5節(jié)規(guī)定混凝土泊松比可按0.2采用，可保持插件默認(rèn)值不變動(dòng)。
Plasticity：混凝土塑性參數(shù)。
展開(kāi) 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
求助：混凝土塑性損傷模型
求助：請(qǐng)問(wèn)混凝土塑性損傷模型的損傷因子什么情況下可以不定義，什么情況下要定義？比如我現(xiàn)在單調(diào)受彎加載該構(gòu)件，那該構(gòu)件（塑性損傷模型）需不需要定義損傷因子？
混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型在Abaqus中vumat子程序的實(shí)現(xiàn)
混凝土彈塑性本構(gòu)
混凝土的受力非線性行為同時(shí)包含微裂縫(微缺陷)和塑性流動(dòng)這兩種微觀機(jī)制的影響，導(dǎo)致混凝土材料具有以如下顯著特征：
1)峰值應(yīng)力后存在不穩(wěn)定區(qū)域并伴隨明顯的剛度退化和強(qiáng)度軟化；
2)加卸載時(shí)的滯回特性：變形超過(guò)定的閥值后，混凝土完全卸載后存在著不可恢復(fù)變形；
3)有側(cè)限(如雙軸受壓應(yīng)力狀態(tài))時(shí)材料的強(qiáng)度和延性明顯增大；
4)由于拉應(yīng)力的影響，二維拉壓應(yīng)力下混凝土的受壓強(qiáng)度較一維抗壓強(qiáng)度低，即所謂的拉壓軟化效應(yīng)(vcccllio and Collins，1986)；
5)單邊效應(yīng)：受拉強(qiáng)度和受壓強(qiáng)度明顯不同；損傷特別是受拉時(shí)的損傷具有明顯的方向性：荷載反向后受拉裂縫閉合會(huì)導(dǎo)致混凝土的剛度恢復(fù)
二。vumat子程序的實(shí)現(xiàn)
本文作者根據(jù)上述本構(gòu)，參考如下的子程序編寫(xiě)流程可以實(shí)現(xiàn)vumat子程序的編寫(xiě)。
從而可以模擬混凝土的塑性損傷，結(jié)果如下所示：
結(jié)果表明，本文所編寫(xiě)的子程序準(zhǔn)確有效。
參考文獻(xiàn)：
吳建營(yíng)，《基于損傷能釋放率的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型及其在結(jié)構(gòu)非線性分析中的應(yīng)用》
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展開(kāi) 混凝土塑性損傷模型 ￥1
單軸壓縮下塑性損傷發(fā)展：
應(yīng)力—應(yīng)變曲線：
混凝土塑性損傷模型的材料參數(shù)：
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abaqus混凝土塑性損傷細(xì)觀模型-基于隨機(jī)骨料建模
Abaqus混凝土損傷塑性材料插件：EasyCDP V2版本 ￥168
插件介紹
EasyCDP (GB/T50010 2024) V2.0 - AbyssFish 插件版本更新，插件基于 Python 3.10 編寫(xiě)，專(zhuān)為 Abaqus 2024 及以上版本設(shè)計(jì)，可快速建立混凝土損傷塑性（Concrete Damaged Plasticity, CDP）材料模型。插件嚴(yán)格遵循《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50010-2010，2024 年局部修訂版），適用于強(qiáng)度等級(jí)范圍為 15 MPa 至 80 MPa 的混凝土材料建模。對(duì)于 Abaqus 6.14 至 2023 版本用戶，可使用 V1.0 版本插件。
EasyCDP插件可基于規(guī)范計(jì)算生成混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)文件，用戶可在當(dāng)前工作目錄下的 "Stress Strain Data.txt" 文件中查看詳細(xì)數(shù)據(jù)。
插件在ABAQUS下側(cè)提示欄內(nèi)輸出當(dāng)前參數(shù)計(jì)算的彈性模量、抗壓強(qiáng)度代表值及峰值壓應(yīng)變、抗拉強(qiáng)度代表值及峰值拉應(yīng)變等特征值。
參數(shù)說(shuō)明
單位制：采用牛頓（N）、毫米（mm）、兆帕（MPa）作為基本單位，質(zhì)量單位為噸（t）。
Strength：混凝土強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù) GB/T 50010-2010（2024）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4.1.2節(jié)將混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)修改為C20，因此插件支持C20~C80級(jí)別混凝土，此參數(shù)輸入范圍為（15，80]，可設(shè)置為整數(shù)或小數(shù)。
Mass Density：混凝土質(zhì)量密度。默認(rèn)值為 2400 kg/m3（基于規(guī)范 C.2.2 節(jié)建議范圍 2200–2400 kg/m3）。
Poissons Ratio：混凝土泊松比。
展開(kāi) 混凝土損傷塑性模型在abaqus里的模擬
混凝土規(guī)范上把混凝土本構(gòu)用分段函數(shù)來(lái)表達(dá)的，有上升段和水平段，極限壓縮應(yīng)變?yōu)?.0033（日本0.0035，與中國(guó)規(guī)范上升段化簡(jiǎn)后一樣）如下圖：
中國(guó)規(guī)范：
日本規(guī)范：
而實(shí)際上混凝土本構(gòu)包含上升段和下降段，特別對(duì)于下降段，混凝土內(nèi)裂縫逐漸發(fā)展，卸載時(shí)彈性軟化，非線性彈性和彈塑性理論很難描述這一特性。
損傷模型可以考慮由于損傷積累而導(dǎo)致裂縫逐漸擴(kuò)展，從而導(dǎo)致混凝土剛度軟化。混凝土塑性損傷模型可以用來(lái)分析混凝土結(jié)構(gòu)在低周往復(fù)荷載和動(dòng)載作用下，混凝土微觀損傷導(dǎo)致剛度軟化的模擬.
abaqus里CDP-model的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄C給出的本構(gòu)關(guān)系（如下圖）：
本次模擬采用C50,具體參數(shù)如下：
與規(guī)范應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系對(duì)比圖（模擬的不太理想，以后改進(jìn)）：
混凝土受壓卸載時(shí)剛度軟化示意圖如下:
本次abaqus模擬的混凝土試件往復(fù)加載卸載受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系履歷如下圖所示，無(wú)損傷混凝土卸載剛度與初始彈性模量一致（綠色），也是我們通常的處理方式，而考慮損傷的混凝土卸載剛度變小，且隨著塑性應(yīng)變的發(fā)展，剛度越來(lái)越小（黃綠色，圖中斜線方便觀察剛性斜率而設(shè)）。
來(lái)源：有限元仿真
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