abaqus支座建模的案例
隔震支座在ANSYS中的批量建模方法 ￥100
<p>在如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座一文中，作者介紹了三維隔震支座的建模方法。然而，在實際工程中，為了達到隔震目標，隔震支座的數量會達到幾十個甚至上百個。因此，如何在ANSYS中對隔震支座進行批量建模是至關重要的。</p><p><br></p><p>1. 包含的內容</p><p>（1）說明文本</p><p>（2）三維隔震結構命令流文件（隔震支座批量建模）</p><p>（3）驗證過程excel文件</p><p><br></p><p><br></p><p>2. 解決的問題</p><p>（1）如何在ANSYS中對隔震支座進行批量建模？</p><p><br></p><p>3. 研究的依據</p><p>[1] 龔曙光, 謝桂蘭, 黃云清. ANSYS 參數化編程與命令手冊[M]. 機械工業出版社, 2009.</p><p><br></p><p>4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系</p><p>我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。</p><p>ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。
展開 ABAQUS橡膠支座仿真：有初始轉角的橡膠隔震支座水平力學性能研究
可以發現：（1）在各個初始轉角下，支座的水平等效剛度都會隨豎向壓力的增大而減小，符合規律，側面體現了本次試驗的有效性；（2）同一豎向壓力下，支座的水平剛度會隨初始轉角的增大而減小；（3）支座與轉角平行方向上的水平剛度低于與轉角垂直方向上的水平剛度，但二者相差不大。
圖4 水平等效剛度-初始轉角關系曲線
Fig.4 Relationship curves between horizontal equivalent stiffness-initial rotation angle
2 ABAQUS有限元模型
運用大型有限元分析軟件ABAQUS對試件進行建模分析。
2.1 有限元模型的建立
薄鋼板采用Q235鋼，并考慮其實際工作情況，將其視為線彈性，鋼板彈性模量E取2.06×105MPa，泊松比ν取0.3；橡膠本構關系采用Neo-Hookean模型，橡膠剪切模量取0.55MPa，橡膠材料參數C10和D1分別取0.275MPa和0.001MPa；采用六面體單元劃分，薄鋼板采用三維8結點線性六面體非協調單元C3D8I，橡膠材料采用三維8結點線性六面體雜交單元C3D8H[12]，每層橡膠劃分3層單元。支座模型及網格劃分如圖5所示。利用ABAQUS軟件中的解析場功能，通過位移控制來使支座的上表面產生轉角。
展開 abaqus模擬橡膠支座：鉛芯橡膠隔震支座精細化模擬分享
橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復位能力、良好的變形能力等特性進而在隔震建筑中廣泛使用。鉛芯橡膠隔震支座是在天然橡膠隔震支座中心或非中心部增加鉛芯一個或多個制作而成的具有良好耗能能力的隔震支座。剖面圖如圖所示。
為了更真實準確地反應荷載作用下支座內部的壓力分布，本文基于ABAQUS平臺對鉛芯橡膠隔震支座進行精細化分析。
（1）模型幾何信息如下表所示：
（2）材料本構橡膠采用超彈性模(Arruda-Boyce模型)，鋼材采用雙折線線模型，鉛芯采用理想彈塑性模型。封板、鋼板和連接板的彈性模量E=200GPa，泊松比取0.3。鉛芯彈性模量E=18GPa，泊松比取0.42。下圖為橡膠的本構選取示意圖。
（3）分析步設置：均采用靜力通用，其中Step1為面壓荷載，Step2為水平荷載加載。
（4）邊界條件及荷載：
支座下連接板固結、橡膠與鋼板和上下封板均采用Tie連接方式，
上連接板施加支座面壓和位移
。
（5）單元類型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內部橡膠與鋼板建議開啟混合變形選項；選擇縮減積分可加快計算速度。
（6）本構正確性驗證：選取支座上表面中心點繪制荷載-位移圖如下圖所示。
如圖所示，滯回曲線呈明顯“旗幟”形。
（7）應力云圖和模擬動畫。
由于作者水平和時間有限，建模分析過程可能存在疏忽或有誤的地方還請批評指正！
文章來源：廣東省院結構安全顧問
展開 ansys apdl 實現僅受壓支座建模與內力導出 ￥5
ansys中實現支座僅受壓行為的方式有很多，最常用的有兩種：通過接觸，通過僅受壓彈簧。
彈簧單元是ANSYS中使用頻率較高的單元。正常非線性彈簧單元combin39單元可以實現僅受壓或者僅受拉功能，其單元功能較多，單元選項設置復雜，在很多方面都有其獨特的運用。下面分享某段工程案例中的實際用到的僅受壓彈簧整套批量建模命令流。
建模采用combine39，實際單元行為靠單元option決定，如下圖所示，看不懂沒關系可以直接通過代碼進行學習。
ABAQUS橡膠支座：考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續梁橋增量動力分析
根據橋梁在恒載作用下分配到每個支座的重力選用支座型號，中支座采用GPZ8SX支座，邊支座采用GPZ2SX型支座，支座的力學性能如表1所示。
(a)整體結構示意圖
(b)主梁截面
(c)主墩截面
圖1 連續梁橋結構示意
表1 支座力學性能
主梁的頂底板、腹板和橫隔板采用多層殼體單元模擬，主梁配筋采用截面積分層的形式。橋墩采用考慮三維變形的B31梁單元，采用截面積分點來模擬橋墩中的鋼筋，如圖2所示。其材料本構見圖3，包括：（1）橋墩的C60混凝土，其本構模型考慮了混凝土強度和剛度的退化，忽略不計混凝土的拉應力，（2）普通鋼筋HRB400采用遵循隨動硬化的Clough模型，能較好地再現鋼筋混凝土構件在循環變形作用下的捏攏效應。
圖 2 連續梁橋的ABAQUS數值模型
(a) C60混凝土
(b) HRB400鋼筋
圖3 材料本構
支座采用雙線性支座模型和可變摩擦支座模型，如圖4所示。在圖4（b）中，可變摩擦支座模型采用僅受壓的數學模型來模擬支座豎向力-位移關系。在水平方向上，摩擦力隨豎向力的變化而變化，其力學計算表達式見下式，其中FH(t)為水平摩擦力，μ為摩擦系數，W(t)為垂直力，DH為滑動位移。當出現支座與主梁分離，即W(t) = 0，則摩擦恢復力FH(t)必為零，更符合地震作用下盆式橡膠支座的實際性能表現。
展開 Abaqus插件——橡膠隔震支座 ￥1
*************************注意事項******************************
1、插件使用過程中，如有任何問題請發郵件至shenz1hao@126.com
2、插件僅做學習交流使用，尊重原創者，切勿以營利目的傳播
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*************************插件功能******************************
1、實現橡膠支座和鉛芯橡膠支座快速建模（橡膠支座建立輸入鉛芯直徑為0即可）
2、實現橡膠支座和鉛芯橡膠支座內部約束一鍵建立
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********************插件安裝及使用*******************************
1、電腦路徑下輸入 %homepath%\abaqus_plugins并回車
2、將LRB_builder_Circle文件夾解壓至當前目錄下
3、打開abaqus，菜單欄中點擊plug-ins，里面找出LRB_bulider_Circle并點擊
4、輸入支座對應參數
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展開 ABAQUS板式橡膠支座高架橋抗震計算研究
采用Midas civil建立高架橋模型，模型結構包含支座、墩臺墊石、橋臺臺帽、墩梁、橋墩蓋梁等，定義高架橋整體坐標系，將橋的高度、橫橋向、順橋向，分別作為z軸、y軸和x軸[3]。采用ZK標準荷載，將恒載和活載的荷載施加在模型上，總荷載Q計算公式為:
式中:α為高載橋自重;L為橋跨度[4]。簡化模型結構各類構件，選取適合的結構參數，非線性處理高架橋結構，使結構的荷載-位移處于非線性狀態，模擬高架橋邊界條件[5]。其中彈性模量通過恩斯特公式進行修正，表達式為:
式中:G為橡膠支座彈性模量;G'為初始彈性模量;a為支座密度;l為支座投影面積;β為支座拉應力[6]。模型選取的模擬單元類型如下:橋臺和主梁采用一般梁模擬，支座采用板單元模擬，自由度根據地勘資料確定，混凝土壓重采用集中質量單元模擬[7]。針對地震易破壞區域的節點位置，細化網格單元，采用ABAQUS軟件截面庫Arbitrary功能，劃分高架橋厚度方向，模擬結構截面內的彎、抗拉、壓、剪剛度[8]。至此完成板式橡膠支座高架橋有限元模型的建立。
1.2 獲取高架橋單質點地震反應時程數據
輸入地震動給有限元模型，繪制高架橋地震反應譜，得到單質點反應數據。在模型z軸和x軸方向輸入地震動，使高架橋模型進入彈塑性狀態，把模型網格單元看作單質點，記錄單質點在地震作用下的最大反應，分析其與自振周期的關聯[9]。將地震慣性力看作靜力，采集高架橋所在地質的地震波，選取一致地震輸入方式，使模型結構各個單質點的地震完全一致，都輸入最大值地震動。把各階振型的疊加，看作單質點體系振動，則第i振型參與系數bi表達式為:
式中:σi為單質點第i階振型的振動疊加;U為質量矩陣;F為阻尼矩陣;K為剛度矩陣;Li為第i階振型的相對位移列矢量[10]。
展開 基于ABAQUS的新型鋼網架支座節點分析
圖1 某典型煤棚網架結構
圖2 傳統網架支座
圖3 連接鋼板1
圖4 新型網架支座
圖5 鋼材本構關系曲線
2 有限元分析
2.1 材料本構
2.1.1 鋼材本構
支座鋼材均采用Q235鋼，在ABAQUS的鋼材本構模型中，各鋼板、鋼筋及螺栓的材料本構均采用雙折線模型（見圖5）。圖5中彈性段Es=2.06×105 MPa，屈服后Et=0.01Es，泊松比v=0.3，鋼材密度為7 850 kg/m3，材料的屈服準則采用Von Mises屈服準則[3,4]。
2.1.2 混凝土本構
混凝土本構關系采用《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）附錄C.2推薦的應力—應變關系。
2.2 有限元模型的建立
2.2.1 模型尺寸
兩種網架支座的尺寸如圖6所示。
對于新型網架支座，在混凝土柱鋼筋加密區設有預留孔，預留孔在混凝土柱上但不穿透，方便對螺栓進行安裝。預留孔寬150 mm，高70 mm，徑深360 mm，頂部距離鋼筋加密區頂層685 mm。混凝土柱采用C40普通混凝土，其尺寸及配筋圖如圖7所示。
以上所有圖中尺寸單位均為mm，依據上述幾何尺寸對兩種網架支座建模。
2.2.2 單元選取
試件在有限元模擬過程中，混凝土采用三維實體單元C3D8R進行模擬，這種單元類型能夠適應較大的網格扭曲，即大應變分析問題；由于空心球支座、調節墊板，以及連接螺栓形狀的不規則性，為了建模及網格劃分的便捷，采用C3D10進行模擬；節點模型中，由于只考慮縱筋、箍筋承受的拉壓作用，不考慮彎矩的作用，故采用三維線性單元T3D2進行模擬[5,6]。
展開 【JY】JYLRB插件：一鍵生成ABAQUS橡膠支座模型 ￥480
相關的理論視頻課程：【JY】橡膠支座精細化模擬分析案例與教學
【注意】：該插件可自動生產有限元模型，包括 模型、相互作用、網格劃分、橡膠本構(多種可選)、荷載 等，可直接修改荷載條件進行分析。
【常見問題】水平滯回曲線可非常好好擬合試驗支座曲線，豎向剛度(由于支座產品不同)需根據試驗確定體積模量進行調整分析。
【版本修訂】目前可適用于6.14~最新版本，歡迎下載使用！
【導讀】
為了方便大家在分析橡膠支座時的建模，筆者基于<a href="/major/abaqus">ABAQUS平臺開發了一種一鍵生成橡膠支座插件 (JYLRB)，該插件僅需在操作界面設置支座直徑、鉛芯直徑、封板厚度、橡膠厚度、鋼板厚度、橡膠層數、鋼材屈服應力、面壓、所選擇的橡膠本構模型以及剪切模量即可生成橡膠支座模型。內容包括部件的建立及裝配、各部件本構模型的設置、分析步的設置、相互作用的設置、邊界條件及荷載的施加、網格劃分、作業生成。該插件省去了繁瑣的建模步驟，以及本構模型的計算，使用者僅需根據自身需要在模型上微調，可用于隔震支座及結構的精細化分析。
【程序可解決的問題】
在使用ABAQUS平臺對橡膠支座進行分析，動自己的小手進行建模時，由于橡膠與鋼板的接觸面眾多，在設置相互作用時過程繁瑣且很容易出錯，消耗去大家大量的時間。本著能偷懶就偷懶的原則，筆者開發了這款插件。并且在進行分析時，難點在于橡膠支座超彈性材料本構的設置，橡膠材料的力學性能和金屬材料的力學性能有很大區別，如彈性，大變形，不可壓縮等。超彈性材料都有顯著的特征：
（1）能承受大彈性（可恢復）變形，應變可達100-450%；
（2）由于材料分子鏈的拉直引起變形, 所以在外加應力作用下, 體積變化很小。
展開 采用ABAQUS連接單元等效建筑隔震支座，實現二維、三維隔震分析。
采用ABAQUS連接單元等效建筑基礎隔震支座，實現結構二維、三維隔震分析。水平自由度可實現雙線性恢復力模型等，豎向自由度可實現彈簧恢復力模型、具有耗能能力的摩擦彈簧恢復力模型等。
預應力錨栓式陸上風機基礎ABAQUS彈塑性模型建模（包含主要鋼筋建模） ￥179
其中，陸上風機一般采用鋼筋混凝土基礎結合預應力錨栓作為塔筒-基礎間連接件的方式以滿足整體結構承載安全要求，本內容包含該風機基礎在ABAQUS中的建模方法、主要鋼筋的建模方法及混凝土CDP本構等的內容。
在ABAQUS中實現植物根系建模（植物枝干建模）
（來源：《植物根系生長模擬及固土力學效應研究》
可以通過使用python進行編程，在abaqus中建立植物根系模型及枝干模型。
植物根系模型
植物枝干模型
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（下篇） ￥30
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（下篇）
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（上篇） ￥50
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（上篇）
Abaqus纖維復合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型
內插0厚度cohesive單元以模擬分層
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
cae ￥20
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Abaqus纖維復合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型!
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內插0厚度cohesive單元以模擬分層
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模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
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cae,inp文件及ODB文件，操作視頻(注意：并未含puck子程序，僅作學習參考)
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