abaqus混凝土開(kāi)裂的案例
基于擴(kuò)展有限元的混凝土受力開(kāi)裂計(jì)算分析
本文基于大型非線性有限元商用軟件Abaqus模擬混凝土I型開(kāi)裂行為，主要內(nèi)容包括：混凝土開(kāi)裂模型介紹、數(shù)值模擬細(xì)節(jié)、后處理分析。
模型介紹
本文講解的模型數(shù)據(jù)選自胡少偉課題組[2]，模型尺寸圖所示，彈性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉強(qiáng)度：1.65 Mpa，斷裂能：102.8 N/m，預(yù)置裂紋長(zhǎng)度為80 mm。
圖 1 混凝土開(kāi)裂模型尺寸
模擬細(xì)節(jié)
Abaqus以非線性計(jì)算為自身優(yōu)勢(shì)，在眾多有限元軟件中一騎絕塵，本文選用Abaqus作為模擬工具。
整體介紹
為減少計(jì)算成本，整體采用平面應(yīng)力模型，讀者也可根據(jù)自己需求建立三維實(shí)體模型。支座與壓頭使用離散剛體，即剛度無(wú)限大，不參與計(jì)算過(guò)程，不要忽略了剛體的參考點(diǎn)設(shè)置。
圖1 2D三點(diǎn)彎曲梁模型圖
材料屬性
應(yīng)用Maxps Damage斷裂準(zhǔn)則，損傷演化采用以能量線性Linear軟化本構(gòu)，斷裂能參數(shù)輸入至Fracture Energy，粘性系數(shù)Damage Stabilization Cohesive-Viscosity coefficient選用1.0 e-4~1.0 e-5，該選項(xiàng)的作用是幫助收斂，取值范圍是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的取值，具體的范圍取值可參照Ahmad[3]的建議 。
圖 2 材料屬性設(shè)置
分析步設(shè)置
在斷裂分析中，結(jié)構(gòu)大變形開(kāi)關(guān)應(yīng)保持開(kāi)啟(Nlgeom：on)，最大增量步數(shù)可以適當(dāng)調(diào)整，初始分析步應(yīng)相對(duì)減小，使得結(jié)構(gòu)在啟裂階段更容易收斂，最小增量步也應(yīng)適當(dāng)減小，在這里我設(shè)置的1.0E-12，大家可以試一試別的數(shù)值，最大增量步無(wú)實(shí)際含義，保持默認(rèn)值1不變即可。
展開(kāi) abaqus鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂
abaqus鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂
ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開(kāi)裂-纖維帶取向度 ￥300
ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開(kāi)裂-纖維帶取向度（隨機(jī)、水平、垂直、特定取向度）
亮點(diǎn)：纖維的隨機(jī)分布角度對(duì)纖維混合基體整體性能的影響
開(kāi)展帶預(yù)制裂縫的隨機(jī)亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點(diǎn)彎曲靜載斷裂試驗(yàn)。試件幾何尺寸如圖2.3所示，試件實(shí)際跨距L = 440 mm，試驗(yàn)加載支座范圍內(nèi)有效跨距S = 400 mm，梁寬B = 100 mm，梁高D = 100 mm，跨中初始裂縫長(zhǎng)度a0 = 40 mm，縫寬為2 mm。
ABAQUS隨機(jī)球體骨料細(xì)觀混凝土三維圓柱試件軸壓開(kāi)裂
針對(duì)混凝土材料的細(xì)觀力學(xué)分析可建立其宏觀力學(xué)行為與細(xì)觀組分的關(guān)系，進(jìn)而改進(jìn)混凝土宏觀唯象理論的不足，推進(jìn)混凝土細(xì)觀仿真的發(fā)展，解決試驗(yàn)條件限制及資源浪費(fèi)。本案例在ABAQUS軟件內(nèi)，建立隨機(jī)投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學(xué)模型，進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)軸心受壓試驗(yàn)，研究混凝土圓柱試件的裂縫開(kāi)展。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomSphere Cylinder 3D V2.0插件建立球體骨料、圓柱體試件三維混凝土細(xì)觀模型。
建立圓柱體部件作為壓力試驗(yàn)機(jī)加載板，并將其與插件生成的試件模型裝配為整體，設(shè)置兩者之間的相互作用。
添加材料，插件已將模型中的所有球體統(tǒng)一賦值截面屬性，只需替換截面中的材料，即可實(shí)現(xiàn)所有球體的材料批量賦值。
建立分析步，將上部板添加位移，下部板設(shè)置為固定約束，模擬試驗(yàn)機(jī)的荷載施加。
對(duì)模型各部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析查看結(jié)果。
展開(kāi) 
Abaqus混凝土梁三點(diǎn)彎曲開(kāi)裂模擬基于隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)模型
在細(xì)觀混凝土開(kāi)裂研究中，仿真可直觀揭示混凝土中多相材料的破壞特征及微觀裂縫的發(fā)展規(guī)律。本案例建立包含隨機(jī)多邊形粗骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）及水泥砂漿在內(nèi)的細(xì)觀混凝土梁二維模型，對(duì)混凝土梁在三點(diǎn)彎曲工況下進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土梁跨中部位的裂縫發(fā)展情況。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomPolygon2D V2.0插件建立多邊形粗骨料、實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細(xì)觀模型。由于只考慮梁的跨中開(kāi)裂情況，為了簡(jiǎn)化模型的復(fù)雜度，這里只建立了跨中部分的細(xì)觀混凝土模型。
為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)方形梁模型，手動(dòng)建立長(zhǎng)方形部件，并與插件建立的細(xì)觀混凝土模型裝配為整體，并進(jìn)行相應(yīng)的材料指派。
建立梁支座，并將下部支座設(shè)置為固定約束，跨中添加豎直向下的位移，進(jìn)行混凝土梁的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)?zāi)M。
對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，跨中部分適當(dāng)加密網(wǎng)格。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析并查看結(jié)果。
展開(kāi) ansys之——混凝土開(kāi)裂
finish
/clear
/title, fixed - fixed concrete beam example
/prep7
et,1,65
mp,ex,1,3e7 ! steel rebar (units are pounds, inches)
mp,ex,2,1e6, ! concrete
mp,dens,2,.00025
tb,concr,2
tbdata,1,.3,.5,200,4000 ! shear coeffs, tensile and compress strength
r,1,1,.03,0,0 ! mat 1 (steel), 3 percent reinforcement in x dir
r,2,1,.01,0,0 ! mat 1 (steel), 1 percent
r,3,1,.04,0,0 ! mat 1 (steel), 4 percent
block,,100,,5,,5
block,,100,5,10,,5
block,,100,10,15,,5
!vovlap,all
NUMMRG,KP, , , ,LOW
numcmp,volu
esize,5
mat,2 ! concrete material
real,1 ! rebar
vmesh,1
real,2
vmesh,2
real,3
vmesh,3
nsel,s,loc,x
d,all,all
nsel,s,loc,x,100
d,all,all
nsel,all
fini
/solu
nsel,s,loc,y,15
sf,all,pres,100
nsel,all
OUTRES,ALL,ALL,
nsub,10
solve
展開(kāi) Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機(jī)幾何 三維混凝土細(xì)觀 多面體骨料建模
模型實(shí)例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類(lèi)型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進(jìn)展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實(shí)現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時(shí)，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實(shí)現(xiàn)的模型較為簡(jiǎn)單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過(guò)AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式。可實(shí)現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡(jiǎn)單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對(duì)應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過(guò)該方法建立的Abaqus隨機(jī)幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機(jī)三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進(jìn)行模型簡(jiǎn)化的，均可采用這種方式進(jìn)行建模。
插件的詳細(xì)介紹及下載見(jiàn)下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開(kāi) ANSYS鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂計(jì)算介紹
1．概述
開(kāi)裂計(jì)算是工程中比較關(guān)心的問(wèn)題，但一直是有限元分析的一個(gè)難點(diǎn)，涉及到材料本構(gòu)、計(jì)算收斂性等諸多問(wèn)題。ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂計(jì)算功能，其中土木專(zhuān)用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計(jì)算適用于混凝土梁結(jié)構(gòu)的非線性計(jì)算（包括開(kāi)裂），可以直接通過(guò)截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。
但對(duì)于更一般的結(jié)構(gòu)，用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬不一定合適，需要采用更一般的單元，ANSYS提供了專(zhuān)用的鋼筋混凝土實(shí)體單元SOLID65來(lái)模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該單元材料采用混凝土材料模型，可定義混凝土的開(kāi)裂、壓碎準(zhǔn)則。
另外可以定義鋼筋方向和體積率，可用來(lái)模擬鋼筋混凝土的破壞。本文將通過(guò)算例對(duì)ANSYS＋CivilFEM開(kāi)裂計(jì)算的效果進(jìn)行探討，并針對(duì)一些計(jì)算難點(diǎn)提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開(kāi)裂計(jì)算
CivilFEM適合于梁結(jié)構(gòu)開(kāi)裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開(kāi)裂計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，先探討了CivilFEM的開(kāi)裂計(jì)算。
CivilFEM開(kāi)裂計(jì)算需要考慮的要點(diǎn)：
1、激活CivilFEM非線性模塊（~CFACTIV,NLC,Y），這是CivilFEM非線性計(jì)算的前提。
2、即使事實(shí)上為小變形，也必須打開(kāi)幾何非線性效應(yīng)（NLGEOM,ON），否則無(wú)法激活非線性迭代。
3、通常應(yīng)該關(guān)閉求解控制（SOLCONTROL,OFF），由于CivilFEM非線性計(jì)算通過(guò)修改實(shí)常數(shù)的等效方法，自動(dòng)求解控制反而可能導(dǎo)致發(fā)散。
4、在收斂不好的情況下，可以增加子步數(shù)、打開(kāi)自動(dòng)步長(zhǎng)（AUTOTS,ON）或可以給定一個(gè)比較大的迭代數(shù)（NEQIT,NUM）,以改善收斂，線性搜索有時(shí)也可以改善收斂（LNSRCH,ON）。
展開(kāi) 一維單元模擬混凝土構(gòu)件開(kāi)裂的解決方案
一、算例背景及分析技術(shù)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂是廣泛存在的現(xiàn)象，準(zhǔn)確的說(shuō)從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役開(kāi)始就進(jìn)入帶裂工作狀態(tài)，只是這種裂縫肉眼難以辨別并且對(duì)結(jié)構(gòu)安全沒(méi)有影響。但裂縫作為鋼筋混凝土構(gòu)件工作狀態(tài)的重要表征指標(biāo)，是結(jié)構(gòu)損傷的表現(xiàn)，也許是破壞的先兆，也許是耐久
性不足的預(yù)警，更是災(zāi)后調(diào)查和受力機(jī)理揭示的重要線索，見(jiàn)圖1。
圖1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫
本案例使用ABAQUS對(duì)一根鋼筋混凝土受拉構(gòu)件進(jìn)行裂縫估算分析，根據(jù)鋼筋應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算等效裂縫寬度，并采用Python腳本在ODB結(jié)果文件中創(chuàng)建裂縫場(chǎng)變量，實(shí)現(xiàn)在ABAQUS中使用一維單元進(jìn)行快速分析，并在后處理模塊 顯示等效裂縫寬度的目標(biāo)。
案例涉及的相關(guān)技術(shù)：
①ABAQUS梁?jiǎn)卧猂ebar積分點(diǎn)插入；
②利用Python腳本提取ABAQUS場(chǎng)變量數(shù)據(jù)；
③利用Python腳本創(chuàng)建ABAQUS場(chǎng)變量數(shù)據(jù)。
計(jì)算報(bào)告編寫(xiě)采用操作引導(dǎo)式，希望能為讀者使用ABAUQS場(chǎng)變量創(chuàng)建提供有益參考。操作分析要點(diǎn)為：
①ABAQUSABAQUS梁?jiǎn)卧猂ebar積分點(diǎn)插入；
②ABAQUS場(chǎng)變量輸出Python腳本getSubset()函數(shù)應(yīng)用；
③ABAQUS場(chǎng)變量編輯Python腳本addData()()函數(shù)應(yīng)用。
二、計(jì)算任務(wù)
1.模型裝配及接觸連接
計(jì)算模型取自《混凝土結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》（第六版）習(xí)題8-3。
計(jì)算模型為鋼筋混凝土屋架下弦按軸心受拉構(gòu)件，見(jiàn)圖2。模型只包含1個(gè)part。截面寬200mm，截面高160mm。因?yàn)榘咐Ｐ洼^為簡(jiǎn)單，混凝土梁采用B21單元模擬，鋼筋通過(guò)在與混凝土單元共節(jié)點(diǎn)建立鋼筋箱型截面單元實(shí)現(xiàn)。
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
北鯤教程 | 基于擴(kuò)展有限元的混凝土受力開(kāi)裂計(jì)算分析
本文基于北鯤云云計(jì)算平臺(tái)模擬混凝土I型開(kāi)裂行為，主要內(nèi)容包括：混凝土開(kāi)裂模型介紹、數(shù)值模擬細(xì)節(jié)、北鯤云操作方法以及使用感想。
本文講解地模型數(shù)據(jù)選自胡少偉課題組[2]，模型尺寸如下圖所示，彈性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉強(qiáng)度：1.65 Mpa，斷裂能：102.8 N/m，預(yù)置裂紋長(zhǎng)度為80 mm。
混凝土開(kāi)裂模型尺寸
Abaqus以非線性計(jì)算為自身優(yōu)勢(shì)，在眾多有限元軟件中一騎絕塵，本文選用Abaqus作為模擬工具。為減少計(jì)算經(jīng)費(fèi)，可以先使用個(gè)人筆記本進(jìn)行前處理建模，然后在北鯤云平臺(tái)進(jìn)行提交作業(yè)分析。
Ⅰ整體介紹
為減少計(jì)算成本，整體采用平面應(yīng)力模型，讀者也可根據(jù)自己需求建立三維實(shí)體模型。支座與壓頭使用離散剛體，即剛度無(wú)限大，不參與計(jì)算過(guò)程，不要忽略了剛體的參考點(diǎn)設(shè)置。
圖1 2D三點(diǎn)彎曲梁模型圖
Ⅱ 材料屬性
應(yīng)用Maxps Damage斷裂準(zhǔn)則，損傷演化采用以能量線性Linear軟化本構(gòu)，斷裂能參數(shù)輸入至Fracture Energy，粘性系數(shù)Damage Stabilization Cohesive-Viscosity coefficient選用1.0 e-4~1.0 e-5，該選項(xiàng)的作用是幫助收斂，取值范圍是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的取值，具體的范圍取值可參照Ahmad的建議 [3]。
圖 2 材料屬性設(shè)置
Ⅲ 分析步設(shè)置
圖3 分析步設(shè)置
在斷裂分析中，結(jié)構(gòu)大變形開(kāi)關(guān)應(yīng)保持開(kāi)啟(Nlgeom：on)，最大增量步數(shù)可以適當(dāng)調(diào)整，初始分析步應(yīng)相對(duì)減小，使得結(jié)構(gòu)在啟裂階段更容易收斂，最小增量步也應(yīng)適當(dāng)減小，在這里我設(shè)置的1.0E-12，大家可以試一試別的數(shù)值，最大增量步無(wú)實(shí)際含義，保持默認(rèn)值1不變即可。
展開(kāi) 
《Engineering Failure Analysis》：混凝土保護(hù)層銹脹開(kāi)裂細(xì)觀力學(xué)模擬
作者所建立的不同保護(hù)層厚度下鋼筋混凝土細(xì)觀數(shù)值模型如圖1所示，其中混凝土模型的截面尺寸為150mm×150mm，鋼筋直徑為16mm，骨料體積含量為46.5%，保護(hù)層厚度分別為20-40mm。
圖1 不同保護(hù)層厚度下的鋼筋混凝土細(xì)觀模型
不同保護(hù)層厚度下混凝土保護(hù)層的開(kāi)裂模式如圖2所示，其中（a）~（d）為各細(xì)觀模型對(duì)應(yīng)的混凝土宏觀模型，可以看出宏觀和細(xì)觀模型的開(kāi)裂形態(tài)差別很大，宏觀模型下保護(hù)層的銹脹裂縫（損傷）呈現(xiàn)出連續(xù)的區(qū)域性分布，而在細(xì)觀模型下由于骨料的阻礙作用和界面區(qū)的薄弱性，銹脹裂縫呈現(xiàn)分散的形態(tài)，而且分布裂縫長(zhǎng)度也較宏觀模型要長(zhǎng)。
圖2 混凝土保護(hù)層宏觀模型和細(xì)觀模型銹脹開(kāi)裂形態(tài)對(duì)比
作者對(duì)每組保護(hù)層厚度的鋼筋混凝土試件建立了8個(gè)不同骨料分布的數(shù)值模型，計(jì)算所得鋼筋邊界銹脹力-徑向位移曲線如圖3所示，可以看出在同保護(hù)層厚度不同骨料分布下曲線存在差異，這表明骨料分布對(duì)保護(hù)層銹脹開(kāi)裂力學(xué)反應(yīng)有影響。
圖3 各保護(hù)層厚度不同骨料分布下的銹脹力-徑向壓力曲線
角部鋼筋的保護(hù)層銹脹開(kāi)裂模擬結(jié)果如圖4所示，可以看出，角部鋼筋處保護(hù)層的開(kāi)裂形態(tài)與中部鋼筋有明顯不同，出現(xiàn)了混凝土角狀脫落的現(xiàn)象，相較于中部鋼筋情形更加危險(xiǎn)。
圖4 角部鋼筋混凝土保護(hù)層開(kāi)裂形態(tài)
原始文獻(xiàn)：Du X, Jin L. Meso-scale numerical investigation on cracking of cover concrete induced by corrosion of reinforcing steel [J]. Engineering Failure Analysis, 2014, 39: 21-33.
展開(kāi) ANSYS鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂計(jì)算介紹 附ANSYS土木工程應(yīng)用實(shí)例下載
此外，SOLID65本身有一些參數(shù)可以增強(qiáng)收斂：
4、指定極小的分布鋼筋體積率（通過(guò)單元實(shí)常數(shù)），比如1e-6，這不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果，但可以使得開(kāi)裂后單元具有一個(gè)小剛度，不致奇異，從而增強(qiáng)收斂。
5、開(kāi)裂單元指定適當(dāng)?shù)募袅鬟f系數(shù)（通過(guò)混凝土材料），一般張開(kāi)裂紋0.1，閉合裂紋1.0，可以極大地提高收斂性。
6、指定開(kāi)裂起始剛度松弛因子為1.0（通過(guò)混凝土材料），并設(shè)SOLID65單元的KEYOPT(7)=1，可以使得開(kāi)裂后剛度逐漸減小至0，增強(qiáng)收斂。
7、給混凝土指定合理的抗拉強(qiáng)度（通過(guò)混凝土材料），可以極大地提高收斂性。
8、為了得到一個(gè)好的結(jié)果，在結(jié)構(gòu)主要受彎厚度方向單元不要太少，不要少于4層，8層以上比較好（如本例為8層）。
用SOLID65模擬混凝土，BEAM188單元模擬鋼筋，混凝土給定抗拉強(qiáng)度0.1MPa，對(duì)前述算例進(jìn)行開(kāi)裂分析，并進(jìn)行比較。
3.1．SOLID65開(kāi)裂靜力分析
圖14為計(jì)算模型，鋼筋節(jié)點(diǎn)與混凝土節(jié)點(diǎn)之間建立位移約束方程，梁端部建立剛性區(qū)來(lái)施加載荷。圖15為鋼筋分布圖，混凝土采用透明來(lái)直觀顯示結(jié)構(gòu)。
圖16為載荷達(dá)到1500N時(shí)混凝土梁軸向正應(yīng)力，固端紅色區(qū)域中除了小部分為小于抗拉強(qiáng)度的受拉區(qū)外，大部分為開(kāi)裂區(qū)。圖17為相應(yīng)的鋼筋正應(yīng)力。受壓區(qū)混凝土最大壓應(yīng)力為-0.78MPa，受壓鋼筋應(yīng)力為-3.60MPa，受拉鋼筋應(yīng)力為15.7MPa， 拉裂區(qū)應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān)。
展開(kāi) ABAQUS網(wǎng)格大小對(duì)混凝土本構(gòu)模型影響的案例分析 附Abaqus混凝土材料模型解讀與參數(shù)設(shè)置 V2
不知道大家在做混凝土的有限元模擬時(shí)有沒(méi)有想過(guò)一個(gè)問(wèn)題，我們輸入的混凝土本構(gòu)和模型表現(xiàn)出來(lái)的本構(gòu)是一樣的嗎？網(wǎng)格大小又對(duì)模型表現(xiàn)出來(lái)的本構(gòu)有怎樣的影響呢？
本文就以ABAQUS模擬棱柱體混凝土試塊為例，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C110，棱柱體尺寸為100mm*100mm*300mm。（就是我們平常做高強(qiáng)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試塊的尺寸）
模擬數(shù)據(jù)
本文采用受壓本構(gòu)數(shù)據(jù)如下：
本文采用受拉本構(gòu)數(shù)據(jù)如下：
模擬時(shí)網(wǎng)格分別設(shè)為10mm、30mm、50mm和90mm。
加載方式采用在參考點(diǎn)處施加位移的方式，設(shè)置參考點(diǎn)與棱柱體頂面耦合。
邊界條件設(shè)置為與實(shí)際試塊加載的約束條件相同。
模擬結(jié)果
模擬得到的力和位移數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理，可以得到應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系曲線，如下圖。
從模擬結(jié)果來(lái)看，網(wǎng)格大小確實(shí)對(duì)混凝土本構(gòu)有影響。
1，整體趨勢(shì)來(lái)看，網(wǎng)格越小，混凝土模型表現(xiàn)出的抗壓強(qiáng)度越大，峰值應(yīng)變?cè)叫。_(dá)到峰值后承載力下降越快，相當(dāng)于混凝土越脆。
2，網(wǎng)格10mm和網(wǎng)格30mm的本構(gòu)基本完全相同，但10mm網(wǎng)格的計(jì)算時(shí)間是30mm的8倍。因此采用10mm的網(wǎng)格不太經(jīng)濟(jì)。
3，網(wǎng)格10mm和網(wǎng)格30mm的本構(gòu)峰值強(qiáng)度比原始本構(gòu)下降6.6%，網(wǎng)格50mm的下降了10.5%，網(wǎng)格90mm的下降了11.7%。下降幅度倒是差別不大。
所以網(wǎng)格的大小確實(shí)會(huì)影響模型的響應(yīng)，導(dǎo)致其表現(xiàn)出的本構(gòu)與實(shí)際不同。
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【文前說(shuō)明】
本插件已更新，可支持Abaqus任何版，本包括 <s Abaqus Abaqus2020及以上，敬請(qǐng)使用。
本插件已根據(jù)常見(jiàn)用戶(hù)常見(jiàn)問(wèn)題，進(jìn)行了改進(jìn) V2.0 版本，歡迎使用。
Abaqus推薦版本：6.12、6.13、6.14、2016。
(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Abaqus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?lián)p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。
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