LSDYNA鋼筋混凝土耦合的案例
lsdyna鋼筋混凝土爆炸預應力
對于預應力的施加，lsdyna提供了動力松弛法，隱式顯式動力分析法。但是我用動力松弛法總是無法收斂。 因此我用了ansys進行隱式分析，轉到lsdyna進行顯式分析，把應力應變幾個關系導入lsdyna進行接下來的爆炸分析。 可以看到lsdyna和ansys的變形數值都在5.0e-4左右，從云圖中也可以看到收斂很好。
鋼筋混凝土特點及其原理 附鋼筋混凝土原理過鎮海文檔下載
鋼筋混凝土是當下最流行的建筑結構，無論是我們的房屋現澆鋼筋混凝土，還是大型建筑物，接下來我們就通過下面的內容，來看看鋼筋混凝土的相關內容介紹。
鋼筋
混凝土怎么樣
鋼筋混凝土中的受力筋含量通常很少，從占構件截面面積的1%（多見于梁板）至6%（多見于柱）不等。鋼筋的截面為圓型。在美國從0.25至1英尺，每級1/8英尺遞增；在歐洲從8至30毫米，每級2毫米遞增；在中國大陸從3至40毫米，共分為19等。
在美國，根據鋼筋中含碳量，分成40鋼與60鋼兩種。后者含碳量更高，且強度和剛度較高，但難于彎曲。在腐蝕環境中，電鍍、外涂環氧樹脂、和不銹鋼材質的鋼筋亦有使用。
鋼筋
混凝土特點
混凝土是水泥（通常硅酸鹽水泥）與骨料的混合物。當加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。通常混凝土結構擁有較強的抗壓強度（大約3，000磅/平方英寸，35MPa）。
但是混凝土的抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。
鋼筋
混凝土原理
鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹系數，不會由環境不同產生過大的應力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結力，有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機械咬合，當此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時，通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。
展開 workbenh,鋼筋節點與混凝土耦合發生錯誤
workbenh,鋼筋節點與混凝土耦合發生錯誤
LSDYNA鋼筋混凝土結構/構件爆破/爆炸倒塌本構材料參數——持續更新ing ￥88
鋼筋混凝土/巖石材料參數包含以下6中常用本構：（
1.*MAT_PLASTIC_KINEMATIC（MAT_003混凝土/鋼筋）自帶失效；2.*MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3_TITLE（MAT_72R3KC本構）可看損傷；3.*MAT_BRITTLE_DAMAGE（MAT_96混凝土）整體式模型；4.*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE（MAT_111巖石HJC）可看損傷；5.*MAT_CSCM_CONCRETE（MAT_159混凝土）可看損傷/擬靜力；
6.*MAT_RHT（MAT_272混凝土RHT）可查看損傷/沖擊荷載），以下將對以上列出的本構進行詳細說明，并且提供專用K文件材料本構模板，直接導入參數即可（注意單位轉換）
后續我會把之前各種倒塌動畫放上來，對應用的是那種本構也會一一對應上來
單位制轉換↓↓：
推薦首行和尾行單位制設置
多個K文件同時導入設置方法
MAT159本構C30簡單參數設置
MAT159本構C20詳細參數設置
mat3參數詳解示例
展開 
LS-DYNA磨料水射流輔助滾刀切割鋼筋混凝土（熱力耦合） ￥500
磨料與水均使用sph建模，磨料隨機分布在水中，占比30%，混凝土與鋼筋混合建模，可以輸出滾刀、巖石、鋼筋溫度，滾刀三向力等，該算例計算時間為30分鐘
公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范
交通部已發文，《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362-2018）作為公路工程行業標準，自2018年11月1日起施行。 文檔:公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 JTG3362-2018
ANSYS預應力鋼筋與混凝土耦合造成應力集中的一種解決方法
最近看文獻，偶然看到了長沙大學黃文雄的一篇文章《混凝土結構有限元分析中預應力筋模擬的新思考》，挺有意思，在此拆解分享，點擊上面的文章標題可以去CNKI下載(沒有數據庫支持的朋友可以給我發郵件)。
問題描述
用ANSYS計算預應力混凝土非線性有限元問題時，混凝土采用三維Solid單元，預應力鋼筋采用線性的Link單元。常規做法是分別建模，用耦合的方法使鋼筋和混凝土單元協調工作。
于是，問題出現了，當二維單元和三維單元進行耦合的時候，在耦合點處“天然出現應力集中現象”，而且應力集中對整體有限元計算精度的影響隨著單元尺度劃分的不同而不同。
作者還提供的對比計算結果如下：
原因分析
1.沿梁縱向，恰好也是鋼筋線性單元的布置方向，所以此方向上的應力和跨中撓度受單元劃分尺度影響很小；
2.沿梁豎向，曲線預應力有豎彎構造時，單元劃分尺度對豎向應力影響較大；
3.沿梁橫向，曲線預應力有橫彎構造時，單元劃分尺度對豎向應力影響較大；
4.當曲線預應力鋼筋的彎折半徑較小時，彎折區域應力集中可能會對計算結果有較大影響。
解決方案
作者提出了一個解決方案：用三維Solid單元代替二維單元模擬預應力鋼筋。并且通過對比計算得出以下結論：
1.沿跨度縱向方向”當單元劃分尺度適宜時”單元劃分尺度變化對于特征應力影響微乎其微；
2.沿截面豎向方向”單元劃分尺度變化時”其應力相對變化率約在5%以內；
3.沿截面橫向方向”單元劃分尺度變化時”其應力相對變化率約在10%以內，當單元劃分尺度選取適宜時”其應力相對變化率可控制在
5%左右。
至此，耦合產生的應力集中問題基本解決。
展開 LSDYNA FE-DEM耦合 剛性彈丸沖擊混凝土板 ￥50
<p>示例為剛性彈丸沖擊DEM混凝土板，沖擊速度300m/s,彈丸為剛體，混凝土靶為離散元建模，離散元顆粒采用Bond連接，簡單模擬了混凝土板受到沖擊后的碎裂飛散。</p><p>注意：需要ANSYS2024R1(LS-DYNA R14)以上求解器。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/c1d030fe71ae4cd1bfe6ea01840719ff.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/c1d030fe71ae4cd1bfe6ea01840719ff.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/c1d030fe71ae4cd1bfe6ea01840719ff.png?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/c1d030fe71ae4cd1bfe6ea01840719ff.png?
展開 LS-DYNA高級應用——近場爆炸作用鋼筋混凝土墻破壞模擬 S-ALE-FEM-SPH耦合模型 ￥100
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</figure>
</figure><p><br></p><p>計算模型簡介：</p><p>固體域：</p><p>整體采用 FEM-SPH算法表征混凝土動態失效及碎片云的形成過程。</p><p>鋼筋混凝土墻尺寸為2m×2m,強度C35,采用RHT材料模型。（FEM-SPH solid單元，網格尺寸1cm×1cm）</p><p>鋼筋為?10@150mm的雙層交錯布置，材料HRB400,采用MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型。(FEM-beam單元,單元長度1cm)</p><p>流體域：</p><p>整體采用S-ALE算法表征炸藥爆轟過程。</p><p>炸藥為?150×200mm的圓柱狀TNT炸藥，爆距100mm。采用MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型及JWL狀態方程。</p><p>空氣采用NULL材料模型，LINEAR_POLYNOMIAL狀態方程。</p><p>S-ALE網格尺寸1cm。</p><p>耦合算法：</p><p>采用罰耦合對流體域與固體域的流固耦合過程進行計算。</p><p><br></p><p>計算效果：</p><p>損傷演化過程</p><p>依次為 正面開坑區損傷，背面崩落區損傷，側面剖視損傷。
展開 ABAQUS中定義混凝土的塑性損傷本構、鋼筋和混凝土之間的粘接滑移，模擬拉拔鋼筋時受拉短柱的應力分布 ￥50
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鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
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長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。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結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開 
Abaqus應用之鋼筋混凝土篇 ￥9.99
鋼筋模型類型
1.1 理想彈塑性模型
在Abaqus中，可以通過直接在塑性部分輸入屈服應力對應的屈服應變來定義理想彈塑性模型。例如，Q345B鋼材的屈服強度為345MPa，極限抗拉強度可以達到510-600MPa。在Abaqus中，可以取第一個點為(345,0)，第二個點可以設為(551,0.1)，使得兩個點之間的斜率為0.01Es（鋼材的彈性模量）。
1.2 雙折線模型
雙折線模型是鋼筋混凝土模擬中常用的一種簡化模型。在Abaqus中，鋼筋可以通過線單元（Wire）建模，然后將鋼筋嵌入（embed）混凝土梁中。這種方法簡潔高效，被大多數學者采納。然而，這種方法在模擬鋼筋和混凝土之間的粘結滑移時可能不夠精確。
1.3 三折線模型
三折線模型考慮了鋼筋的屈服階段，可以更準確地模擬鋼筋的滯回行為。在Abaqus中，可以通過用戶自定義的UMAT子程序來實現這種模型。例如，清華大學曲哲提出的改進的Clough鋼筋滯回本構模型，可以在反向再加載時，指向按卸載剛度加載至歷史最大點對應的應力的0.2倍，再指向歷史最大點，從而考慮鋼筋加載-卸載-反向加載過程產生的包辛格效應。
2. 鋼筋與混凝土的相互作用
2.1 粘結滑移關系
鋼筋和混凝土之間的粘結滑移關系是模擬鋼筋混凝土結構的關鍵。在Abaqus中，可以通過設置二者交界面處的牽引分離本構模型來模擬這種關系。例如，基于Abaqus的三種鋼筋混凝土梁數值模擬對比研究表明，將鋼筋通過實體單元建模，并在實體鋼筋和混凝土梁連接界面設置相應粘結本構，可以更真實地模擬鋼筋混凝土梁內部的實際受力狀態。
2.2 損傷塑性模型
Abaqus中的混凝土損傷塑性（CDP）模型能夠描述材料在循環加載和動態加載條件下的力學響應。
展開 鋼筋混凝土柱(鋼筋Rebar Layer)及剪力-彎矩輸出
這個小實例的基礎上的，仍然是針對 初學者 的小實例，
【模型簡介】：
1、混凝土柱子，截面尺寸500mm*500mm，高度4.5m；混凝土保護層厚度取20mm；
2、荷載，在頂部施加F=5000N的集中力；在柱子頂部建立參考點，與柱子Coupling 耦合，以施加荷載。
3、材料屬性：假定混凝土和鋼筋均處于彈性階段；材料屬性定義時只輸入 密度，彈性模型E和泊松比；
4、鋼筋配筋，8根，HRB335鋼筋，直徑20mm；采用Rebar Layer 箱型截面鋼筋層，并Embed到混凝土實體單元中。
5、輸出荷載-位移曲線：在History Output中輸出施加荷載點的集中力CF和位移U，后處理繪制出荷載-位移曲線；
6、剪力和彎矩的輸出：采用Standard implicit 隱式計算，在INP文件進行*section print，將剪力和彎矩輸出到 dat文件。
展開 鋼筋混凝土梁—鋼筋-箍筋T3D2單元-基本建模實例
混凝土保護層取20mm
2、混凝土：采用幫助文檔 abaqus verification manual 2.2.24提供的本構模型數據，強度應該在C20-C30之間。
3、鋼筋：
1）縱向受力筋：模型中代號Zongjin，梁上部配筋2根，梁下部3根直徑20，HRB335；
2）箍筋，直徑8@200。模型中代號Gujin
4、模型采用的單位制：國際單位制，m，s，kg，pa ，N
把模型的CAE文件、inp文件和ODB文件附在這里
鋼筋混凝土梁—CAE-INP-ODB文件.rar
模型一：
混凝土梁：實體solid單元，C3D8R，一次縮減積分實體單元。
鋼筋均采用T3D2 Truss單元。
模型一：
混凝土梁：實體solid單元，C3D8R，一次縮減積分實體單元。
鋼筋均采用T3D2 Truss單元。
展開 混凝土中鋼筋的電化學腐蝕模擬 ￥1000
混凝土中鋼筋的腐蝕是指鋼筋與混凝土中的水和氧氣反應，導致鋼筋表面產生氧化物，進而引發鋼筋的腐蝕和破壞。混凝土中的水和氧氣是腐蝕的主要因素之一。當水滲入混凝土中的微縫隙和孔隙時，可以與鋼筋表面的氧氣反應，形成氧化物。這個過程是一個電化學過程，涉及到陰極和陽極反應。鋼筋在環境中處于陰極的區域，而氧氣反應位于陽極的區域。在這種電化學反應中，鋼筋表面上的氧化物會導致鋼筋的腐蝕和銹蝕。
本案例建立了一鋼筋混凝土結構簡化模型，基于COMSOL軟件中的三次電流分布模塊和固體力學模塊，仿真模擬得到了鋼筋氧化腐蝕過程中的電化學場、鋼筋的腐蝕層厚度以及破壞區域變化，仿真結果如圖所示：
電化學場
腐蝕層厚度
腐蝕破壞區域
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
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