abaqus混凝土模型的案例
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(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(shù)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(nèi)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(nèi)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(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)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(xiàn)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(nèi)的方式。可實現(xiàn)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(nèi)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 【JY】JYCDP插件：ABAQUS混凝土CDP模型插件分享 | 混凝土損傷塑性模型 ￥59.9
【文前說明】
本插件已更新，可支持Abaqus任何版，本包括 <s Abaqus Abaqus2020及以上，敬請使用。
本插件已根據(jù)常見用戶常見問題，進行了改進 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下載，
【簡介】
為簡便鋼筋混凝土構件或者結構的本構模型設置，本期給大家推薦一款Abaqus混凝土CDP模型插件，供大家應用參考。這個插件無需繁瑣的Excel操作，僅需選擇混凝土等級即可在Abaqus前處理界面一鍵生成混凝土CDP本構曲線，且可任意調(diào)整本構曲線長度，并可對極限強度進行修正，且適用于不同的力、位移單位，可用于各類混凝土構件及結構的精細化分析。
對于鋼筋混凝土構件或者結構而言，正確合理的本構模型是對構件或結構進行非線性分析的關鍵。ABAQUS提供三種混凝土本構關系模型，分別為脆性開裂模型、彌散開裂模型及損傷塑性模型，其中，混凝土損傷塑性 (Concrete Damaged Plasticity，CDP)模型是通過將各向同性下?lián)p傷彈性與拉伸和壓縮塑性相結合的方式來對混凝土的非彈性行為進行描述的，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，同時考慮了由于拉、壓塑性應變導致的彈性剛度的退化以及循環(huán)荷載作用下剛度的恢復，具有較好的收斂性。
展開 ABAQUS網(wǎng)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(shù)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(xiàn)出來的本構是一樣的嗎？網(wǎng)格大小又對模型表現(xiàn)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(shù)據(jù)
本文采用受壓本構數(shù)據(jù)如下：
本文采用受拉本構數(shù)據(jù)如下：
模擬時網(wǎng)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(shù)據(jù)經(jīng)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(wǎng)格大小確實對混凝土本構有影響。
1，整體趨勢來看，網(wǎng)格越小，混凝土模型表現(xiàn)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(wǎng)格10mm和網(wǎng)格30mm的本構基本完全相同，但10mm網(wǎng)格的計算時間是30mm的8倍。因此采用10mm的網(wǎng)格不太經(jīng)濟。
3，網(wǎng)格10mm和網(wǎng)格30mm的本構峰值強度比原始本構下降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)格的大小確實會影響模型的響應，導致其表現(xiàn)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(shù)設置 V2
展開 ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結構設計規(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混凝土結構設計規(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
abaqus混凝土損傷模型參數(shù)取值
誰能把abaqus混凝土損傷模型參數(shù)取值這個問題說清楚呢？
ABAQUS系列講座——混凝土塑性損傷模型
ABAQUS系列講座——混凝土塑性損傷模型
第一節(jié)：ABAQUS CDP模型基礎篇
混凝土材料在工程結構中得到廣泛應用，而仿真設計的發(fā)源領域，也少不了對其力學模型的摸索。ABAQUS作為非線性有限元領域大亨，自然也不會錯過這個蛋糕，提供了ABAQUS 混凝土塑性損傷模型CDP。
ABAQUS CDP具有以下特征：
1）各向同性彈性損傷；
2）拉壓異性；
3）適合低圍壓條件下的單調(diào)/循環(huán)/動力荷載；
4）應力狀態(tài)轉變時，具有材料剛度恢復特性；
5）屈服非關聯(lián)，且多硬化塑性；
6）材料參數(shù)可設置率相關；
7）具有粘性特征，保證仿真收斂性；
8）僅適合各向同性線彈性模型。
第二節(jié)：CDP模型參數(shù)獲取
繼續(xù)上節(jié)課的內(nèi)容，本節(jié)主要介紹了ABAQUS CDP模型材料參數(shù)的獲取和計算方法，大多是基于星哥個人的理解與經(jīng)驗，如果存在疏漏，還請不吝賜教！謝謝各位！
介紹混凝土應力-應變曲線獲取來源；
混凝土材料參數(shù)測試的數(shù)據(jù)提取；
闡述了混凝土強度定義、分類與選擇；
采用GB50010《混凝土結構設計規(guī)范》計算拉壓應力-應變曲線；
介紹損傷參數(shù)來源；
介紹能量損失原理計算損傷數(shù)值的方法；
介紹比例應變法【Birtel】計算損傷數(shù)值的方法；
簡要描述了POLARIS-CDP插件的界面與輸出。
第三節(jié)：POLARIS-CDP插件
第四節(jié)：鋼筋混凝土梁案例講解
視頻中的案例源自《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》第四章，而建模過程和書中的建模過程存在一定差異。視頻包含前、后處理兩部分，其中前處理描述了幾何模型建立、鋼筋的裝配與組合、材料定義、分析類型選擇、約束定義、邊界條件的施加以及網(wǎng)格劃分相關的知識點；后處理則講述云圖效果的切換、歷程數(shù)據(jù)的提取、動畫輸出等技巧。
展開 鋼管混凝土ABAQUS本構模型 ￥5
適用于模擬圓截面鋼管混凝土軸壓實驗，數(shù)據(jù)可達到預期效果
參考文獻為：
[1]劉威. 鋼管混凝土局部受壓時的工作機理研究[D].福州大學,2005.
[2]劉巍,徐明,陳忠范.ABAQUS混凝土損傷塑性模型參數(shù)標定及驗證[J].工業(yè)建筑,2014,44(S1):167-171+213.DOI:10.13204/j.gyjz2014.s1.227.
基于CAD-Abaqus的混凝土三維細觀模型建立(三)
第一部分查看：
基于CAD-Abaqus的混凝土三維細觀模型建立(一)
https://www.yqgqt.org.cn/post/1931155
第二部分查看：
基于CAD-Abaqus的混凝土三維細觀模型建立(二)
https://www.yqgqt.org.cn/post/1931552
4 骨料分布理論
在混凝土中，骨料之間會發(fā)生一定程度的堆積。當混凝土制備時，水泥、骨料和水混合后形成漿體，骨料會被均勻地分散其中。在澆筑混凝土并振實后，骨料會受到重力的作用逐漸堆積在一起，形成了混凝土的堅固結構。因此，在混凝土中，骨料之間會在一定程度上發(fā)生堆積，這提高了混凝土的密實性和強度。在模擬中，正確的骨料分布理論是確保混凝土模型有效性的重要前提。現(xiàn)有的混凝土骨料分布理論主要有以下幾種。
1). 最密填充理論：認為在給定體積內(nèi)，骨料顆粒應當按照最密方式填充，以達到最佳的力學性能。
2). Fuller和Thompson理論：該理論提出了一種骨料分布曲線，即Fuller-Thompson曲線，用于描述混凝土中骨料的分布情況。
3). Mortar Theory：該理論考慮了混凝土中水泥漿體與骨料之間的相互作用，提出了一種更加綜合的骨料分布理論。
這些骨料分布理論在混凝土模擬中起著至關重要的作用，它們?yōu)闃嫿蚀_的混凝土模型提供了理論基礎，有助于預測和優(yōu)化混凝土的性能。
在細觀混凝土模擬領域中，Monte Carlo方法可以用于模擬隨機骨料的投放過程，從而研究骨料在混凝土中的分布情況。以下是一個簡單的Monte Carlo隨機混凝土骨料投放模型的基本步驟：
1).
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
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
某適筋梁，截面尺寸以及配筋如下所示，采用ABAQUS對其進行靜力分析。在加載處以及支座附近分別設置了剛性墊塊，混凝土保護層厚度取35mm。
材料特性如下：
1、混凝土：抗壓強度fc=24MPa,抗拉強度ft=2.4MPa，采用混凝土損傷本構模型；密度為2400Kg/m^3
2、鋼筋：彈性模量E=190GPa,泊松比u=0.3,屈服強度210MPa;密度為7800Kg/m^3
3、墊塊：彈性模量E=2100GPa，泊松比u=0.3;密度為7800Kg/m^3
建模過程如下：
一、建立part
根據(jù)上圖信息，分別建立梁主體、剛性墊塊、底部受拉筋、頂部受壓筋、箍筋的part。混凝土保護層厚度取35m，底部第一排鋼筋與第二排鋼筋的間距取35mm，端頭縱筋的保護層厚度取25mm。建立過程中需要提前規(guī)劃好點位坐標，以方便后續(xù)組裝。
二、定義材料
混凝土：彈性模量取29.5GPa,根據(jù)本構模型計算表格，輸入相應的參數(shù)，得到混凝土的本構模型。
鋼筋：鋼筋采用理想彈塑性模型，輸入?yún)?shù)如下。
墊塊：只考慮其彈性行為，按彈性材料輸入。
三、截面屬性定義
對于梁主體以及墊塊，直接賦予材料屬性即可。對于鋼筋，還需輸入截面面積，不同型號的鋼筋體現(xiàn)在截面面積上，類似ANSYS中實常數(shù)的輸入。
四、部件組裝
根據(jù)結構尺寸圖，組裝成體。為了利于墊塊與梁主體之間的連接，在梁的適當部分進行切分。
展開 abaqus混凝土塑性損傷（CDP）細觀模型
abaqus混凝土塑性損傷細觀模型-基于隨機骨料建模
ABAQUS二維混凝土細觀模型的數(shù)字化重建技術(二)圖像映射
上篇文章介紹了基于圖像進行混凝土細觀模型的幾何重構法，詳細步驟可查看下面的連接。
ABAQUS二維混凝土細觀模型的數(shù)字化重建技術(一)幾何重構
https://www.yqgqt.org.cn/post/1990726
本篇介紹二維混凝土細觀模型在ABAQUS中數(shù)字化重建技術的第二種方法——基于ABAQUS背景網(wǎng)格的圖像映射方法。混凝土圖像前處理部分與第一種方案一致，這里不多做贅述，將處理完成的混凝土圖像通過ABAQUS Image To Part 2D插件進行導入，導入時縮放比例參數(shù)（Scaling）設置為0.3，可將分辨率為500×500 px的圖像建立尺寸為150×150 mm的試件模型（0.3 = 150/500）。模型建立后采用EasyCDP Mortar&ITZ插件設置混凝土損傷塑性材料參數(shù)，本案例不考慮骨料的損傷破壞。
設置分析步、載荷后建立作業(yè)，并在提交作業(yè)前采用ABAQUS CDED插件設置混凝土開裂。
提交作業(yè)完成模擬分析。
展開 
基于CAD-Abaqus的混凝土三維細觀模型建立(二)
混凝土中粗骨料的體積比是一個重要的設計參數(shù)，它影響著混凝土的強度、耐久性和工作性能。一般來說，在普通混凝土中，粗骨料的體積比通常在40%～60%之間，因此采用空間三角網(wǎng)干涉判別，使模型中多面體骨料達到更高體積比，是模擬工程實際的關鍵。下面借助二維模型簡要介紹三角網(wǎng)判別算法在隨機多邊形骨料模型建模中的優(yōu)勢。
三角網(wǎng)是由多個三角形組成的，每個三角形的邊和頂點都可以用來進行精確的相交檢測。相比之下，外接圓只是一個近似的表示，它只能告訴你多邊形的大致范圍，而不能提供精確的碰撞點或碰撞邊信息，這勢必會造成填充率不足的問題。使用外接圓進行碰撞檢測時，即使兩個多邊形的外接圓相交，多邊形本身也可能并不相交。這會導致誤報，即錯誤地認為發(fā)生了干涉。而三角網(wǎng)判別直接對三角形的邊和頂點進行檢測，可以避免這種誤報的情況。
多邊形的三角網(wǎng)相交判別方法如下：
對多邊形A和B分別進行三角剖分，得到三角網(wǎng) (T_A) 和 (T_B)。
創(chuàng)建一個空集合 (I) 用于存儲相交的三角形對。
遍歷三角網(wǎng)：
對于 (T_A) 中的每個三角形 (triA)：
對于 (T_B) 中的每個三角形 (triB)：
使用三角形相交檢測算法檢查 (triA) 和 (triB) 是否相交。
展開 【JY】混凝土分析工具箱：CDP模型插件與滯回曲線數(shù)據(jù) ￥99.9
【前文說明】
插件包含 MaCDP 以及 混凝土數(shù)據(jù)處理 兩大模塊綁定出售，若單純僅需要 MaCDP 或 JYCDP 可點擊下面兩個連接：
<a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1818427" target="_blank" title="【JY】MaCDP(Abaqus)應用與混凝土損傷模型概念">【JY】MaCDP(Abaqus)應用與混凝土損傷模型概念
【JY】JYCDP插件：ABAQUS混凝土CDP模型插件分享 | 混凝土損傷塑性模型
混凝土數(shù)據(jù)處理主要針對：骨架曲線，累計耗能，等效黏滯阻尼比，屈服位移，極限位移，延性系數(shù) 等自動計算與整理分析，并整理到 Excel 內(nèi)進行自動匯總。
注意與聲明：可能存在 特別個別奇特 的滯回曲線 整理數(shù)據(jù)的 效果不佳，請酌情考慮使用。
歡迎體驗，關注公眾號：建源學堂。
個人博客：www.jycmf.cn
【操作及介紹】
【簡介】
通常我們對混凝土構件或結構進行滯回分析時，都會遇到一個頭疼的問題，滯回曲線用通過試驗或模擬做出來了，但是相應的骨架曲線，累計耗能，等效黏滯阻尼比，屈服位移，極限位移，延性系數(shù)，剛度等計算量十分巨大。
對于相關計算方法筆記可見：
【JY】淺談混凝土構件性能試驗指標概念（一）
【JY】淺談混凝土構件性能試驗指標概念（二）
特別是當構件特別多時，龐大的數(shù)據(jù)計算量讓人望而卻步。
針對于這個問題，建源之光開發(fā)了一款分析工具，用于滯回曲線一系列數(shù)據(jù)的處理與分析工作，并支持APP下載。針對大家對JYCDP插件和MaCDP插件提出的一些問題，筆者也同時對插件進行了改進，同時在該程序中體現(xiàn)。
展開 三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型/細觀混凝土/纖維混凝土 ￥369
在前面的視頻中已經(jīng)有了三維隨機球體骨料的細觀模型建立方法和靜力抗壓仿真分析的方法（課程封面如圖）。
簡單三維球體細觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，分享自己關于在三維細觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(shù)據(jù)進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。若球心距大于半徑之和則存儲在骨料數(shù)據(jù)庫中，進行下一個球體的生成與判斷；若小于，則不存儲，進行下一個球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數(shù)據(jù)轉化為圖形即可。
把這個思路放到纖維與骨料之間的判斷中來，似乎也能進行相應的判斷。只需要生成隨機的纖維，用纖維端點坐標與骨料球心坐標，計算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒啥問題，但其實纖維能在混凝土中分布的區(qū)域已經(jīng)大大縮小了。如下圖所示，當纖維的方向指向骨料時，雖然纖維與骨料并沒有相交，但簡單地使用點到直線的距離公式，會被判斷為相交狀態(tài)，這根纖維就將被認為不能放在混凝土中。
展開 ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對本構關系影響 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，在結構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)中對混凝土本構模型的影響。
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