混凝土裂縫 abaqus的案例
Abaqus 隨機裂縫 纖維混凝土建模
在abaqus內建立隨機裂縫模型或纖維混凝土模型，可采用CAD生成隨機纖維圖導入到abaqus的方式。使用CAD隨機纖維2D插件在AutoCAD內生成所需要的模型圖。
將CAD文件另存為.dxf格式。
打開abaqus選擇導入-草圖，將之前保存的dxf文件導入到abaqus草圖內。
復制草圖，并刪除纖維，只保留長方形外框，建立與模型大小一致的二維部件。
通過創建分區選擇第一張草圖將長方體幾何部件進行分區。
建模中所采用的插件下載：
CAD隨機纖維2D插件
基于ABAQUS的鋼筋混凝土結構的裂縫分析
1 鋼筋混凝土梁的試件尺寸及配筋圖
試件特征：根據試驗要求，試驗梁的混凝土強度等級為C30，混凝土保護層厚度為25mm。
適筋梁：①為 2φ18。梁的中間 400mm區段內無腹筋，其余區域配有 6@100 的箍筋，
以保證不發生斜截面破壞。梁的受壓區配有兩根架立筋，通過箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。
2 基于實體單元模型的建立
根據原始構件尺寸及配筋圖通過創建鋼筋、混凝土實體以及將實體裝配等過程進行鋼筋混凝土梁的建立，并給鋼筋混凝土梁施加位移條件和邊界條件。
3 基于實體單元的模擬
3.1 單元類型選擇
ABAQUS 軟件中實體單元類型種類居多，功能多樣，應用廣泛。本文根據模型的受力特點，混凝土采用三維二節點實體縮減積分單元 (C3D8R) , 即滿足精度又可以減小計算量。鋼筋采用三維二節點桁架單元 (T3D2)
[1] 。
3.2 混凝土本構模型
本文在進行實體單元模擬時，混凝土本構模型選取混凝土塑性損傷(CDP)模型。根據我國《混凝土結構設計規范》(GB 50010—2002)給出的混凝土單軸受壓和受拉應力-應變曲線
方程進行計算。受壓應力-應變曲線如圖 3 所示，計算公式見式(1)—式(4)。
式中:αa、αd為混凝土單軸受壓應力-應變曲線上升段和下降段的參數值,按規范要求取
值；f *c 為混凝土單軸抗壓強度；εc 為與 f *c相對應的混凝土峰值壓應變。
混凝土單軸受拉應力-應變曲線如圖 4 所示,計算公式見式(4)—式(8)。
式中，αt為混凝土單軸受拉應力-應變曲線下降段的參數值,按規范要求取值;f *t 為混凝
土單軸抗拉強度；εt為與 f *t相對應的混凝土峰值拉應變[2]。
展開 ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度 ￥300
ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度（隨機、水平、垂直、特定取向度）
亮點：纖維的隨機分布角度對纖維混合基體整體性能的影響
開展帶預制裂縫的隨機亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點彎曲靜載斷裂試驗。試件幾何尺寸如圖2.3所示，試件實際跨距L = 440 mm，試驗加載支座范圍內有效跨距S = 400 mm，梁寬B = 100 mm，梁高D = 100 mm，跨中初始裂縫長度a0 = 40 mm，縫寬為2 mm。
展開 Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機幾何 三維混凝土細觀 多面體骨料建模
模型實例
以下是Abaqus內纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數目不受限制，即可設置多種纖維及球體骨料大小。
研究進展
在Abaqus內建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進行Abaqus混凝土細觀模擬時，隨機骨料及隨機纖維等幾何模型的構件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內建立混凝土模型，有學者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設計基礎，并且需要反復改參、調試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現的方式，這極大的節省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導入到Abaqus內的方式。可實現多種混凝土模型的快速構建。CAD導入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內選擇導入部件，選擇對應的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機三維幾何，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，可進行模型簡化的，均可采用這種方式進行建模。
插件的詳細介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機幾何3D插件
展開 
混凝土裂縫的預防與處理
一、混凝土工程中常見裂縫及預防
１．干縮裂縫及預防
干縮裂縫多出現在混凝土養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥砂漿中水分的蒸發會產生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在０．０５～０．２ｍｍ之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。
主要預防措施：一是選用收縮量較小的水泥，一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大干縮越大，因此在混凝土配合比設計中應盡量控制好水灰比，同時摻加合適的減水劑。三是嚴格控制混凝土攪拌和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對不能大于配合比設計所給定的用水量。四是加強混凝土的早期養護，并適當延長混凝土的養護時間。冬季施工時要適當延長混凝土保溫覆蓋時間，并涂刷養護劑養護。五是在混凝土結構中設置合適的收縮縫。
２．塑性收縮裂縫及預防
塑性收縮是指混凝土在凝結之前，表面因失水較快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬兩端細且長短不一、互不連貫狀態。其產生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結時間、環境溫度、風速、相對濕度等等。
主要預防措施：一是選用干縮值較小早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。
展開 搞定混凝土結構裂縫問題，我們該怎么做？
混凝土裂縫問題是長期困擾著建筑工程技術人員的一大難題，混凝土結構尤其是大體積建筑中出現裂縫是很常見的現象，因此工程人員對裂縫問題非常關注。
本文對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類，并分析了裂縫的產生原因、常用的檢測方法，以及裂縫出現以后的各種修復加固措施，供從事工程施工的工程技術人員參考。
1 裂縫可能危及結構安全
裂縫問題是一個人們普遍關心的問題，對混凝土結構而言，裂縫的存在是十分普遍的現象。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的，裂縫出現時荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結構一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無害裂縫，對防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計。
我國現行規范對一般正常使用條件下混凝土結構構件最大裂縫寬度的控制標準為0.3mm。因此就經濟及科學觀點，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會造成結構承載能力降低，結構可靠度下降；有的雖對承載力無多大影響，但會出現諸如混凝上保護層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結構的耐久性或發生滲漏，影響使用。
當裂縫寬度達到一定的數值時，還可能危及結構的安全。因此，如何對混凝土結構中的裂縫進行評價、鑒定、修復，對結構的使用和維護具有十分重要的現實意義。
展開 如何識別六大常見混凝土裂縫？
混凝土裂縫是由于混凝土結構由于內外因素的作用而產生的物理結構變化，而裂縫是混凝土結構物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。只有正確識別混凝土裂縫的產生原因，采取相應的措施，消除隱患，才能確保結構安全和正常使用。
1
塑性坍落裂縫
一般多在混凝土澆注過程或澆注成型后，在混凝土初凝前發生，由于混凝土拌合物中的骨料在自重作用下緩慢下沉，水向上浮，即所謂的泌水，若是素混凝土，混凝土內部下沉是均勻的，若是鋼筋混凝土，則混凝土沿鋼筋下方繼續下沉，鋼筋上面的混凝土被鋼筋支頂，使混凝土沿鋼筋表面產生順筋裂縫。這種塑性塌落裂縫，對于大流動性混凝土或水灰比較大的混凝土尤為嚴重。
裂縫一般特征：混凝土沿鋼筋表面產生順筋裂縫。
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2
塑性收縮（干縮）裂縫
一般多在混凝土澆注后，還處于塑性狀態時，由于天氣炎熱、蒸發量大、大風或混凝土本身水化熱高等原因，而產生裂縫。
裂縫一般特征：一般有兩種形狀：一種為不規則龜紋狀或放射狀裂縫；另一種為每隔一段距離出現一條裂縫；有時上述兩類裂縫同時在混凝土構件上出現。
3
溫度裂縫
一般是由于外界溫度變化，使混凝土產生脹縮變形，這種變形即為溫度變化，當混凝土構件受到約束時，將在混凝土構件內產生應力，當由此產生的混凝土內部的拉應力超過混凝土抗拉強度極限值時，混凝土便產生溫度裂縫。
裂縫一般特征：溫度裂縫，由于與溫度場分布、溫差大小，約束程度以及結構構件的類型不同，其溫度裂縫的形狀和發生的部位，都有較大的差異，同時，隨時間的推移，溫度裂縫還會逐漸開展，甚至惡化。
展開 完整的混凝土裂縫修補措施
為便于研究分析，裂縫圖應根據構件逐一繪制展開圖，并在圖上標明方位。當裂縫數量較多時，可在構件有裂縫的表面畫上方格，方格尺寸依據構件的大小以200-500mm為宜，在裂縫的一側用毛筆或粉筆沿裂縫畫線，然后依據同樣的位置翻樣到記錄本上，對于特殊形狀的裂縫還要拍照和攝像。
02 測定裂縫寬度
測定時把裂縫全長分為四等分，中央點和兩端，以及中央點和中間的第三分點。測定裂縫方向上的垂直寬度，使用帶有刻度的專用顯微鏡，將刻度與縫口垂直，量出縫口寬度，記下讀數并標于圖上。
也可以采用裂縫卡通過放大鏡估計裂縫寬度，但這種方法誤差較大。裂縫長度可用鋼尺測量，在裂縫的端部要有標志，標上年月日，以觀測裂縫的發展。
在測定裂縫長度和寬度的同時，須同時確認保護層厚度，保護層混凝土厚度不宜用鏨鑿開時，可用鋼筋探測器找出其厚度。
03 測定裂縫深度
檢測裂縫的深度通常用超聲波法，通過所測得的聲時與探頭之間的關系推算出裂縫的深度。
用超聲波測試裂縫深度，要在避開鋼筋的位置上進行，且僅對一些受力裂縫比較合適，因為這種裂縫兩邊的混凝土一般是完全分離的。如果兩邊的混凝土并未完全分離，用超聲波檢測是不太準確的。
對于裂縫不深且其走向大致成一直線的構件，可以采用直接取芯的方法進行檢測。
這種方法是在有裂縫的位置，沿深度方向鉆取混凝土芯樣，這樣可以在芯樣側面直接測量裂縫深度，其缺點是對構件有一定的破損。
04 裂縫發展情況觀測
對于活動裂縫，應進行定期觀測，專用儀器有接觸式引伸儀、振弦式應變儀等，最簡單的辦法是騎縫涂抹石膏餅觀察。
在典型裂縫位置處抹50mm左右見方的石膏餅，觀察石膏餅是否沿原裂縫開裂，就可確定裂縫是否在繼續發展。
展開 科學家研發可自行修補裂縫混凝土 真菌是關鍵
據臺灣“中時電子報”1月25日報道，為了延長混凝土的使用年限，減少裂縫出現，科學家近日在混凝土里添加真菌，這些真菌可以修補裂縫。
資料圖
研究人員來自紐約州立賓漢頓大學和紐澤西州立羅格斯大學，他們使用的真菌，被稱為里氏木霉，將孢子混入混凝土中，頑強的真菌可以保持休眠數月或數年，其間幾乎不消耗任何營養，當混凝土龜裂時，孢子遇到了空氣和水中，就會復蘇活躍。
真菌可以在混凝土內生長，經代謝作用產生副產品“碳酸鈣”。碳酸鈣(又可稱為石灰石)正是水泥與混凝土的主成份，雖然它并不完全是混凝土(還缺了黏土)，但確實可以填補裂縫，阻止混凝土進一步的裂解，這樣將大大延長混凝土結構的使用壽命。
但目前這項研究還處于初期階段，所以不可能在短時間內看到真菌填充混凝土的全過程，研究人員最需要了解的是，如何確保真菌可以在混凝土內存活很長一段時間，并且承受普通的混凝土制作過程的添加劑，而不會死亡，因此還需要很多測試。但他們相信，最終可以找到合適的配方，完成能自行修復裂縫的混凝土。
來源：新材料技術前沿
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新材料技術前沿
展開 基于粘結裂縫模型的混凝土襯砌壓力隧洞水力劈裂分析
基于粘結裂縫模型的混凝土襯砌壓力隧洞水力劈裂分析_張新海
ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結構設計規范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計算及EXCEL
這是我自己計算的2010規范中ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結構設計規范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計算及EXCEL
首先用自己的數據計算2010規范中規定的混凝土本構關系
然后借助文件夾中02版規范的方法，計算損傷因子。
以后還會有詳細計算方法，此數據僅供參考。
2010規范用C50混凝土損傷塑性本構關系數據-彈模34400MPa-帶損傷因子-自己數據計算得出.rar
混凝土裂縫寬度的容許值(Tolerable Crack Width of Concrete)
關鍵詞Top 10: 裂縫
受彎構件裂縫寬度計算方法(Crack width of flexural members)
不同規范剪跨比m取值范圍的比較(Shear Span to Depth Ratio)
Abaqus 2021 擴展有限元 XFEM新功能
鋼筋混凝土梁的剪切破壞(Shear Failure in Reinforced Concrete Beams)
鋼筋混凝土結構的基本概念及材料的物理力學性能(1)
受彎構件正截面承載力計算 (1)
受彎構件斜截面承載力計算 (1)
受彎構件正截面承載力計算 (2)
鋼筋混凝土受彎構件剪跨與深度比(Shear Span to Depth Ratio)
持久狀況計算
展開 ABAQUS網格大小對混凝土本構模型影響的案例分析 附Abaqus混凝土材料模型解讀與參數設置 V2
不知道大家在做混凝土的有限元模擬時有沒有想過一個問題，我們輸入的混凝土本構和模型表現出來的本構是一樣的嗎？網格大小又對模型表現出來的本構有怎樣的影響呢？
本文就以ABAQUS模擬棱柱體混凝土試塊為例，混凝土強度等級為C110，棱柱體尺寸為100mm*100mm*300mm。（就是我們平常做高強混凝土軸心抗壓強度試塊的尺寸）
模擬數據
本文采用受壓本構數據如下：
本文采用受拉本構數據如下：
模擬時網格分別設為10mm、30mm、50mm和90mm。
加載方式采用在參考點處施加位移的方式，設置參考點與棱柱體頂面耦合。
邊界條件設置為與實際試塊加載的約束條件相同。
模擬結果
模擬得到的力和位移數據經過處理，可以得到應力和應變關系曲線，如下圖。
從模擬結果來看，網格大小確實對混凝土本構有影響。
1，整體趨勢來看，網格越小，混凝土模型表現出的抗壓強度越大，峰值應變越小，達到峰值后承載力下降越快，相當于混凝土越脆。
2，網格10mm和網格30mm的本構基本完全相同，但10mm網格的計算時間是30mm的8倍。因此采用10mm的網格不太經濟。
3，網格10mm和網格30mm的本構峰值強度比原始本構下降6.6%，網格50mm的下降了10.5%，網格90mm的下降了11.7%。下降幅度倒是差別不大。
所以網格的大小確實會影響模型的響應，導致其表現出的本構與實際不同。
下載地址：Abaqus混凝土材料模型解讀與參數設置 V2
展開 搞定混凝土結構裂縫問題，我們該怎么做？
混凝土裂縫問題是長期困擾著建筑工程技術人員的一大難題，混凝土結構尤其是大體積建筑中出現裂縫是很常見的現象，因此工程人員對裂縫問題非常關注。
本文對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類，并分析了裂縫的產生原因、常用的檢測方法，以及裂縫出現以后的各種修復加固措施，供從事工程施工的工程技術人員參考。
01
裂縫可能危及結構安全
裂縫問題是一個人們普遍關心的問題，對混凝土結構而言，裂縫的存在是十分普遍的現象。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的，裂縫出現時荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結構一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無害裂縫，對防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計。
我國現行規范對一般正常使用條件下混凝土結構構件最大裂縫寬度的控制標準為0.3mm。因此就經濟及科學觀點，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會造成結構承載能力降低，結構可靠度下降；有的雖對承載力無多大影響，但會出現諸如混凝上保護層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結構的耐久性或發生滲漏，影響使用。
當裂縫寬度達到一定的數值時，還可能危及結構的安全。因此，如何對混凝土結構中的裂縫進行評價、鑒定、修復，對結構的使用和維護具有十分重要的現實意義。
02
裂縫原因與類型
裂縫形成的原因一般分成兩類：結構性裂縫和非結構性裂縫。
【結構性裂縫】
由于直接施加的各種靜力和動力荷載所引起的裂縫。由于結構承載力不足應力達到限值引起的，是結構開始破壞的特征。這種裂縫是比較危險的，如果不對這類裂縫進行處理將對結構的安全帶來隱患。
【非結構性裂縫】
由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結構的變形受到約束而引起的裂縫。
展開 據說裂縫自愈的混凝土已經有眉目了！
地質學和生物學的結合正在給建筑材料帶來新突破，這就是能夠使裂縫自愈的混凝土。那么其中的秘密武器是什么？答案是細菌。
荷蘭代爾夫特理工大學教授亨德里克·容克斯（Hendrik Jonkers）過去幾年一直嘗試開發“生物混凝土”。他在混凝土中添加了特殊的“愈合材料”。當水通過裂縫滲透進混凝土時，這種材料將被激活。當材料被激活后，“魔法”就將上演點擊免費獲取1000G工程資料。
容克斯使用了能在強堿性混凝土環境中生存數十年的芽孢桿菌，并利用乳酸鈣作為這些細菌的營養來源。這些細菌和化學物質被封裝在由生物降解塑料制成的膠囊中，并被埋入混凝土。當有水接觸這一膠囊時，膠囊將會融化，細菌將開始生長，并以乳酸鈣作為營養來源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后，裂縫將會“愈合”。
到目前為止，這種生物混凝土能在約3周時間里愈合最多0.8毫米寬的裂縫。這種材料也可以被摻雜在常規混凝土之中，帶來裂縫自愈的效果。
容克斯表示：“自然給我們帶來了許多免費的功能。如果我們能在材料中利用這些功能，那么將可以從中受益。”
生物混凝土帶來的好處顯而易見。目前，混凝土是全球最常用的建筑材料，而通過采用具有自愈能力的混凝土，鋼筋用量可以減少，從而降低建筑成本。此外，在建造危險物質容器時，這也是一種更理想的材料。因為當容器需要維修時，此類材料可以避免工人暴露在危險環境中。不過容克斯也承認，在短期內，以傳統方式修復混凝土裂縫更為經濟。
展開 