混凝土損傷本構(gòu)的案例
基于ABAQUS的混凝土損傷本構(gòu)模型與LSDYNA的JHC本構(gòu)模型分析與研究
1問題引出的意義
在土木行業(yè)中，鋼筋混凝土框架仿真模型是一種有限元重要仿真分析模型，基于混凝土框架結(jié)果的模型和分析有助于我們更好了解實際生產(chǎn)中的混凝土框架結(jié)構(gòu)的力學響應行為，諸如框架的彈塑性變形、框架的損傷甚至框架的破壞失效。我們知道一個有限元模型的準確性與模擬材料的本構(gòu)模型選取之間具有不可分割的直接關系，那么就有必要對常見描述混凝土材料的本構(gòu)模型進行對比分析，這也是本案例實施的意義所在。
2研究問題描述
基于上述對混凝土本構(gòu)模型的思考及筆者使用聯(lián)合仿真的經(jīng)驗，對基于ABAQUS的非關聯(lián)流動法則混凝土損傷模型與基于ANSYS/LSDYNA軟件的JHC本構(gòu)模型進行了理論上的分析，分別通過ABAQUS軟件建立了混凝土框架模型并使用對應損傷模型、使用LSDYNA建立混凝土材料的JHC模型，最后對比觀察材料的損傷分布效果。
3混凝土損傷本構(gòu)模型分析
3.1基于ABAQUS的非關聯(lián)流動法則的混凝土損傷模型
在ABAQUS中，創(chuàng)建混凝土材料的本構(gòu)模型是通過工具箱中的create material命令進行的。模型首先定義混凝土的基本彈性屬性，主要是彈性模量、泊松比、密度。之后再定義混凝土損傷塑性塑性，主要是膨脹角、塑性勢偏移量、雙軸受壓初始屈服應力與單軸受壓初始屈服應力比值、K值、黏度系數(shù)五個參數(shù)。這些參數(shù)通過查閱《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》均可以得到準確的參數(shù)值。最后通過定義混凝土損傷系數(shù)完成整個混凝土本構(gòu)模型的建立，綜上，得出的混凝土材料的本構(gòu)參數(shù)如表1所示。本文以已經(jīng)建立的鋼筋混凝土框架模型為例，在ABAQUS中對其進行混凝土材料本構(gòu)參數(shù)的操作如圖1所示。
展開 基于ABAQUS混凝土損傷模型的某適筋梁非線性靜力分析一般過程
八、結(jié)果查看
1）：結(jié)構(gòu)整體變形圖
2）：混凝土mises應力云圖
3):鋼筋應力云圖
4）跨中受拉區(qū)鋼筋應力應變曲線
5）跨中受壓區(qū)鋼筋應力應變曲線
6）跨中受壓區(qū)混凝土應力應變曲線
7）裂縫發(fā)展過程
采用混凝土損傷本構(gòu)模型時，并不像ANSYS中的Solid65，可以很明顯的得到裂縫發(fā)展過程，但可以簡單的通過觀察混凝土的受拉損傷來大概預測其裂縫發(fā)展趨勢。其結(jié)果標識符為DAMAGET.
典型的發(fā)展過程如下：
從圖中可見，混凝土達到極限應力，并且有較大的塑性變形；受壓鋼
筋、受拉鋼筋均已屈服，符合適筋梁的破壞特征。
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展開 添加混凝土損傷本構(gòu)后增量變得很小不收斂
我在混凝土屬性中添加了混凝土塑形損傷本構(gòu)之后，abaqus運行中的增量變得很小以至于無法收斂，沒有添加損傷時可以正常計算。
混凝土塑性損傷CDP模型的幾個問題 附2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關系數(shù)據(jù)下載
最后發(fā)布一條訊息：POLARIS_CDP插件升級到V2.3版本，更新內(nèi)容如下：
極限應力改為峰值應力，并將其默認值顯示在輸入框中，且會將隨彈性模量和強度的變化而變化；
應力應變曲線不與損傷數(shù)據(jù)一起截斷，取截斷應力為峰值應力的百分之一；
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性和友好性，需要更新的小伙伴請盡快和我聯(lián)系（需提供技術鄰購買記錄和信息）。
下載地址：2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關系數(shù)據(jù)
ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對本構(gòu)關系影響 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)、動態(tài)荷載下的混凝土反應，在結(jié)構(gòu)的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動荷載作用下，混凝土在受力過程中拉伸和壓縮都會產(chǎn)生損傷造成的裂縫開展，從而導致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因為拉伸開裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來描述這種剛度退化，詳見圖 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時表示沒有損傷，dc或dt=1時表示材料失去強度。
那么混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型中的損傷因子到底對混凝土的應力-應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做個測試看一下。
依然采用C110級混凝土的本構(gòu)關系，混凝土的屈服應力和非彈性應變表格如下。子選項中損傷參數(shù)和非彈性應變關系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復原因子wc，默認是不填的。
因為CDP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時裂縫會閉合，剛度會恢復；從壓縮到拉伸時裂縫仍然存在，剛度不會恢復。因此在ABAQUS中不填的話默認wt(拉伸剛度恢復因子)=0，wc(壓縮剛性恢復因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復因子在混凝土載荷循環(huán)中對混凝土本構(gòu)模型的影響。
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<p>本課程為分享課B1—基于GB50010-2010規(guī)范的混凝土塑性損傷本構(gòu)模型（表格與小程序），主要分享給從事鋼管混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)研究的學生，科研工作者。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/6f8a2a5b63024cd088ce6c00c9db0b7f.png" style="text-align: center"><img src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/6f8a2a5b63024cd088ce6c00c9db0b7f.png"></figure></div><p><br></p><p><br></p>
展開 混凝土塑性損傷本構(gòu)生成程序
本帖最后由 sunshine.zhou 于 2014-11-19 18:07 編輯
附件是混凝土材料塑性損傷本構(gòu)生成程序。本構(gòu)模型目前引入了兩種：
1.GB50010-2010規(guī)范推薦的混凝土應力應變關系，適用于C80以下的混凝土；
2.丁發(fā)興-余志武推薦的統(tǒng)一本構(gòu)關系，適用于C140以下的混凝土。
同時引入了三種混凝土損傷因子計算方法
1.Sidoroff能量等效原理計算方法
2.圖解法
3.混凝土規(guī)范GB50010-2010附錄推薦方法
規(guī)范給出的損傷定義與ABAQUS中的損傷定義不同，但可以利用其關系轉(zhuǎn)化。另外規(guī)范沒有給出受拉損傷計算方法，這里參照受壓損傷計算方法給出了受拉損傷的計算方法。
該程序可以輸出以工程應力應變關系取得的ABAQUS本構(gòu)，也可以輸出以真實應力應變關系取得的ABAQUS本構(gòu)。
建議采用后者。不過兩者影響差別較小。
CreatMaterial_BySunshineChow[2014-11-19].rar
CreatMaterial_BySunshineChow[X86].rar
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方鋼管混凝土本構(gòu)模型，方鋼管約束混凝土本構(gòu)模型，mander混凝土本構(gòu)模型，自己做的方鋼管混凝土本構(gòu)模型，表格只要輸入相關參數(shù)，自動生成混凝土塑性損傷本構(gòu)關系，塑性損傷本構(gòu)模型。B站有鋼管混凝土軸壓驗證操作詳細視頻：https://www.bilibili.com/video/BV19R4y147gb?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
混凝土塑性損傷模型參考書籍及程序 ￥1
混凝土損傷模型參數(shù)確定方法 - 副本.docx
混凝土塑性損傷模型損傷因子研究及其應用.pdf
混凝土動力損傷本構(gòu)關系的基礎理論及應用.pdf
混凝土受拉損傷本構(gòu)關系的研究.pdf
ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計算及EXCEL
這是我自己計算的2010規(guī)范中ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計算及EXCEL
首先用自己的數(shù)據(jù)計算2010規(guī)范中規(guī)定的混凝土本構(gòu)關系
然后借助文件夾中02版規(guī)范的方法，計算損傷因子。
以后還會有詳細計算方法，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)關系數(shù)據(jù)-彈模34400MPa-帶損傷因子-自己數(shù)據(jù)計算得出.rar
混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型在Abaqus中vumat子程序的實現(xiàn)
混凝土彈塑性本構(gòu)
混凝土的受力非線性行為同時包含微裂縫(微缺陷)和塑性流動這兩種微觀機制的影響，導致混凝土材料具有以如下顯著特征：
1)峰值應力后存在不穩(wěn)定區(qū)域并伴隨明顯的剛度退化和強度軟化；
2)加卸載時的滯回特性：變形超過定的閥值后，混凝土完全卸載后存在著不可恢復變形；
3)有側(cè)限(如雙軸受壓應力狀態(tài))時材料的強度和延性明顯增大；
4)由于拉應力的影響，二維拉壓應力下混凝土的受壓強度較一維抗壓強度低，即所謂的拉壓軟化效應(vcccllio and Collins，1986)；
5)單邊效應：受拉強度和受壓強度明顯不同；損傷特別是受拉時的損傷具有明顯的方向性：荷載反向后受拉裂縫閉合會導致混凝土的剛度恢復
二。vumat子程序的實現(xiàn)
本文作者根據(jù)上述本構(gòu)，參考如下的子程序編寫流程可以實現(xiàn)vumat子程序的編寫。
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，本文所編寫的子程序準確有效。
參考文獻：
吳建營，《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)非線性分析中的應用》
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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，表格只要輸入相關參數(shù)，自動生成ABAQUS塑性損傷本構(gòu)關系。
求一份Q235損傷本構(gòu)，鋼管約束混凝土c40本構(gòu)
求一份Q235損傷本構(gòu)，鋼管約束混凝土c40本構(gòu)，謝謝！
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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，模擬拉拔鋼筋時受拉短柱的應力分布 ￥50
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