abaqus平面框架的案例
基于abaqus的鋼筋混凝土平面框架倒塌性能分析 ￥100
<p>結(jié)構(gòu)在遭遇偶然突發(fā)事件后， 不可避免的會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部破壞或者損傷， 如果剩余結(jié)構(gòu)不能有效的承擔(dān)結(jié)構(gòu)初始破壞和損傷造成的內(nèi)力變化， 剩余結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生進(jìn)一步破壞， 造成多米諾骨牌式的連鎖反應(yīng)，從而造成大范圍嚴(yán)重破壞乃至倒塌，這就是通常所說(shuō)的連續(xù)倒塌。附件中只有一個(gè)cae有限元模型。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/597ca43812cb414e98ab1fd96e276a82.jpg" alt="2019-05-07_105121.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/77bbfce9cdc84985b02d22088e6933bc.jpg" alt="2019-05-07_105131.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/5dd8c1f0916b47cab1cbf1df2992706f.jpg" alt="2019-05-07_105149.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/984ad184d1ba41209ee701b4d0aec1de.jpg" alt="2019-05-07_105208.jpg"></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/48d8ca94aa6e42768f67ad19803e150b.jpg" alt="2019-05-07_105234.jpg"></p><p><img src="https://img.jishulink.com
展開(kāi) 三梁平面框架結(jié)構(gòu)的有限元
問(wèn)題分析：
（1）進(jìn)入 ANSYS(設(shè)定工作目錄和工作文件)
程序------ANSYS ------ANSYS Interactive ------Working directory (設(shè)置工作目錄) ------Initial jobname(設(shè)置工作 文件名): beam3------Run ------ OK
(2) 設(shè)置計(jì)算類(lèi)型 ANSYS Main Menu:Preferences------ Structural------OK
(3) 選擇單元類(lèi)型 ANSYS Main Menu: Preprocessor------Element Type------Add/Edit/Delete… ------Add------beam：189------OK (返回到 Element Types 窗口) ------Close
(4) 定義材料參數(shù) ANSYS Main Menu: Preprocessor ------Material Props ------Material Models------Structural ------Linear ------Elastic ------ Isotropic: EX:3e11 (彈性模量) ------ OK ------ 鼠標(biāo)點(diǎn)擊該窗口右上角的“×”來(lái)關(guān)閉該窗口
(5) 定義實(shí)常數(shù)以確定平面問(wèn)題的厚度 ANSYS Main Menu: Preprocessor ------sections------beam------common sections------name:beam1------b:0.1071m ------h:0.0063m------OK
(6) 生成幾何模型 生成節(jié)點(diǎn) ANSYS Main Menu: Preprocessor
展開(kāi) 有人做平面框架側(cè)向沖擊倒塌嗎？
模型如下圖
平面框架沖擊倒塌失效柱臨近柱軸力出現(xiàn)負(fù)值，怎么調(diào)節(jié)
平面框架沖擊倒塌失效柱臨近柱軸力出現(xiàn)負(fù)值，別人論文中沒(méi)出現(xiàn)負(fù)值，是什么問(wèn)題，怎么調(diào)
STKO助力OpenSEES系列：平面多層多跨混凝土框架靜力循環(huán)pushover分析
通過(guò)STKO根據(jù)規(guī)范內(nèi)嵌的約束混凝土模型自動(dòng)生成約束混凝土本構(gòu)，按照和abaqus一樣的操作指定好材料，截面，單元屬性，賦予給幾何模型形成數(shù)值模型，無(wú)需修改和處理任何tcl 代碼，提交計(jì)算，直接進(jìn)入友好的后處理模塊，檢查變形，應(yīng)力云圖，動(dòng)畫(huà)，提取各種力位移曲線，也可查看單元積分點(diǎn)處纖維的應(yīng)力和應(yīng)變。如果你想進(jìn)一步了解建模細(xì)節(jié)，可見(jiàn)（https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c174829 ）。
（本文由心塵軒博士執(zhí)筆，就讀于香港理工大學(xué)，如果各位對(duì)STKO 有興趣，可加入群752746704，相互交流學(xué)習(xí)）
1. 前言：
作者曾執(zhí)筆《無(wú)需TCL編程能力，STKO帶你輕松玩轉(zhuǎn)OpenSEES》，《從編程角度闡述有限元最佳入門(mén)方法：以Abaqus 和OpenSees 為例》以及《STKO助力OpenSEES系列：自復(fù)位支撐鋼框架靜力循環(huán)pushover 分析》，如果有興趣可以點(diǎn)擊下面連接查看
(https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1848287 )，（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1849254 ），
（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1850232 ）。
作者在上述文章中詳細(xì)論述了OpenSees混合編程（Tcl+CPP）的本質(zhì)，以及對(duì)于CAE 使用者友好的GUI界面的重要性和在STKO中如何利用零長(zhǎng)度單元實(shí)現(xiàn)鉸接以及旗幟型滯回規(guī)則支撐的實(shí)現(xiàn)，今天的推文將以一個(gè)混凝土框架的具體的案例闡述下STKO在分析混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的便利性。
2.
展開(kāi) abaqus/CAE建的簡(jiǎn)單的框架模型（線性框架）
-----------------------------基本資料如下---------------------------------------
框架：
1、幾何尺寸
層高：3m×4=12m
柱網(wǎng)距離：4.5m×2=9m, 6m×3=18m
2、構(gòu)件截面尺寸
柱截面：0.5m×0.5m
梁截面：0.4m×0.25m
樓板的厚度：0.120m
3、材料屬性
混凝土：C30
彈性模量：3.0e10 Pa
泊松比：0.167
密度：2400 kg/m^3
！------------------------------------------------------------------------------------
圖一：三維模型
圖二：網(wǎng)格劃分后的模型：
圖三：顯示出梁、柱輪廓的模型：
二、建模的基本過(guò)程及注意的細(xì)節(jié)
1、最基本的操作，通過(guò)part模塊建立
（1）三維線 beam1，作為縱梁；
（2）建立橫向的一品框架 Frame1；
（3）建立一三維shell面，作為樓面板
2、在Property模塊里，定義好材料屬性后，
分別定義梁、柱、板的截面屬性：（下圖中舉出比較典型的一部分）
3、特別注意的一下：不要忘了定義梁的截面方向：
具體操作為：Property模塊--工具欄Assign--Beam Section Orientation，點(diǎn)擊以后，按照屏幕左下角的提示操作即可，例如：
展開(kāi) ABAQUS框架-土體結(jié)構(gòu)地震作用時(shí)程分析（包含上部框架結(jié)構(gòu)定義、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、土體模型） ￥20
l1357vl5uep.mp4
本模型計(jì)算框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的時(shí)程分析，模型建立了框架上部框架結(jié)構(gòu)包括梁、板、柱，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)以及一定范圍內(nèi)的土體（定于無(wú)限元），包含了結(jié)構(gòu)-土體，即SSI模型，地震作用添加的是Elcentro波，通過(guò)該模型，可以學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單SSI（structure -soil interaction）模型的定義，地震作用的添加以及無(wú)限元的定義。通過(guò)學(xué)習(xí)該模型可類(lèi)比分析地下結(jié)構(gòu)地層模型的地震作用時(shí)程分析，比如地鐵，地下通道，綜合管廊等。
TIM截圖20190218113315.png
Abaqus+PyQt+Python平面變形歐拉角計(jì)算
5 相對(duì)歐拉角計(jì)算
利用計(jì)算絕對(duì)歐拉角時(shí)得到的坐標(biāo)系文件，計(jì)算平面變形相對(duì)歐拉角，如下圖所示，計(jì)算平面2相當(dāng)于平面1、平面3相對(duì)與平面1的相對(duì)歐拉角。
計(jì)算結(jié)果如下圖所示。
6 小結(jié)
上述軟件用的算法申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利，軟件申請(qǐng)了軟著。CAE工程師，也可以自制軟件工具，解決重復(fù)性、復(fù)雜性數(shù)據(jù)處理等工作痛點(diǎn)。
2021年8月24日于西昌衛(wèi)星發(fā)射中心
ABAQUS UEL - 損傷材料本構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 ￥300
利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開(kāi)發(fā)新的單元，同時(shí)也可以定義新的材料本構(gòu)模型。本文以損傷模型簡(jiǎn)單應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開(kāi)發(fā)和使用。
如上圖所示，該單元包含4個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運(yùn)動(dòng)。節(jié)點(diǎn)1的兩個(gè)自由度被固定，節(jié)點(diǎn)4的水平自由度被固定，節(jié)點(diǎn)2的垂直自由度被固定。節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4在垂直方向上向上運(yùn)動(dòng)，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長(zhǎng)為100mm。在input文件里，坐標(biāo)表示為，
定義節(jié)點(diǎn)組合與邊界條件為，
為了讓模型收斂性更好，采用quasi-newton 求解器。時(shí)間步設(shè)置為，
在文件夾中通過(guò)Powershell提交job和子程序，
單個(gè)單元的變形為，
采用不同的 ??
，在后處理中得到損傷因子的變化，
相對(duì)應(yīng)的力-時(shí)間關(guān)系為，
對(duì)于多個(gè)單元的情況，比如9單元組成的模型，
具體介紹見(jiàn)知乎：ABAQUS UEL - 損傷材料本構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對(duì)應(yīng)的UEL代碼和input文件在付費(fèi)內(nèi)容中，
展開(kāi) SolidWorks平面模型導(dǎo)入ABAQUS建立軸對(duì)稱(chēng)模型
（3）有了螺栓截面的草圖，接下來(lái)應(yīng)用曲面工具中的平面工具按鈕，為螺栓零件區(qū)域建立截面模型。
圖5
如圖5所示，利用平面工具，根據(jù)草圖2生成了螺栓零件的截面模型，這時(shí)，在曲面實(shí)體下有了相應(yīng)的截面實(shí)體列表。
圖6
重復(fù)新建草圖→平面工具過(guò)程完成全部6個(gè)零件截面建模，結(jié)果如圖6。最后可以隱藏草圖1，使得圖形區(qū)的圖面顯得較為干凈。
然后可以另存為Parasolid格式的文件，以供ABAQUS導(dǎo)入使用。
（4）如圖7所示，在ABAQUS中作為裝配導(dǎo)入Parasolid文件。在ABAQUS中自動(dòng)創(chuàng)建了6個(gè)零件實(shí)例，這樣就可以為每個(gè)零件實(shí)例劃分網(wǎng)格和賦予材料、建立零件之間的接觸關(guān)系，然后加載分析。
ABAQUS導(dǎo)入的面模型默認(rèn)是在三維空間中，為了分析軸對(duì)稱(chēng)模型，需要回到部件位置對(duì)每一個(gè)零件編輯，改為軸對(duì)稱(chēng)模型。如圖7所示。
圖7
為了在螺栓上施加預(yù)緊力，需要在螺栓桿部適當(dāng)位置進(jìn)行一次切分。如圖8所示。
圖8
后面在ABAQUS中的操作都是ABAQUS使用者所熟悉的（賦予材料、建立接觸、添加約束、添加螺栓預(yù)緊力等），完善模型后進(jìn)行分析，結(jié)果如圖9所示。
圖9
上述過(guò)程還是比較簡(jiǎn)單的，ABAQUS使用者有的可能不熟悉SolidWorks的草圖繪制和特征工具的操作，SolidWorks是公認(rèn)學(xué)習(xí)曲線非常平緩的軟件，簡(jiǎn)單的摸索就能用起來(lái)。需要注意的是：要找到SolidWorks里的曲面工具欄；在ABAQUS中導(dǎo)入時(shí)注意，要進(jìn)行接觸分析需要從裝配位置右鍵導(dǎo)入；還需注意默認(rèn)導(dǎo)入時(shí)三維空間（的曲面），要進(jìn)行平面或者軸對(duì)稱(chēng)分析，需要回到部件位置對(duì)每一個(gè)部件修改為二維平面或軸對(duì)稱(chēng)，以使得模型的空間維度是正確的。
展開(kāi) abaqus鋼框架滯回曲線 ￥10
abaqus鋼框架滯回曲線 inp/cae文件
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 ￥600
本文詳細(xì)介紹了如何將梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元，并在有限元模型中進(jìn)行模擬。
ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進(jìn)行開(kāi)發(fā)。筆者利用UEL開(kāi)發(fā)4節(jié)點(diǎn)平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節(jié)點(diǎn)1的X、Y方向被限制住，節(jié)點(diǎn)2的Y方向被限制，節(jié)點(diǎn)4的X方向被限制，節(jié)點(diǎn)3、4的Y方向有豎向位移0.1mm。單元為100*100mm的二維正方形。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應(yīng)變（nonlocal strain）。
單個(gè)單元模型，
多個(gè)單元模型，
具體內(nèi)容可參見(jiàn)知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應(yīng)用于4節(jié)點(diǎn)平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應(yīng)的input文件和uel代碼付費(fèi)可見(jiàn)，
展開(kāi) abaqus中平面應(yīng)力應(yīng)變厚度對(duì)切削力的影響 ￥5
在鋁合金的二位正交切削仿真中，不同的平面應(yīng)力應(yīng)變厚度的對(duì)切削力的影響結(jié)果
以上為設(shè)定值為1的情況
裝配式鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)有限元模型仿真(abaqus) ￥280
在當(dāng)代工程實(shí)踐中，有限元方法（FEM）被廣泛認(rèn)為是一種極具價(jià)值的分析工具，尤其在模擬和預(yù)測(cè)復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)行為方面表現(xiàn)出色。它能夠在不進(jìn)行物理試驗(yàn)的情況下，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬來(lái)詳細(xì)探究結(jié)構(gòu)在各種加載條件下的響應(yīng)，這一點(diǎn)對(duì)于工程設(shè)計(jì)和分析至關(guān)重要。特別是在解決那些涉及到復(fù)雜非線性行為的問(wèn)題時(shí)，如幾何形態(tài)的大幅變化、材料性能隨著加載變化的非線性關(guān)系，以及實(shí)際制造過(guò)程中不可避免的誤差等，有限元方法展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
本研究通過(guò)建立精確的有限元模型，細(xì)致考慮了結(jié)構(gòu)的非線性特性和實(shí)際操作中的不確定性，進(jìn)一步模擬了特定試驗(yàn)條件下的工程結(jié)構(gòu)響應(yīng)。通過(guò)對(duì)比模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，也為后續(xù)更深入的參數(shù)化研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步加深了對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的理解和解決能力。
1 有限元模型的建立
1.1 材料本構(gòu)關(guān)系
鋼材應(yīng)力-應(yīng)變曲線
1.2 單元類(lèi)型及網(wǎng)格劃分
為了確保有限元分析的精確性與效率，選取合適的單元類(lèi)型和采用恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)格劃分策略至關(guān)重要。本文中采用的C3D8R單元是一種常用的三維實(shí)體單元，用于有限元分析。C3D8R單元有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)位移自由度，因此，它能夠模擬三維空間中的變形。C3D8R單元使用降階積分策略，具體來(lái)說(shuō)是一點(diǎn)積分，這可以減少計(jì)算的成本。然而，它可能導(dǎo)致某些數(shù)值問(wèn)題，如體積鎖定。對(duì)于幾乎不可壓縮的材料，C3D8R單元可能會(huì)遇到體積鎖定問(wèn)題。這是由于單元不能適當(dāng)表達(dá)材料的不可壓縮性質(zhì)，導(dǎo)致過(guò)分硬的響應(yīng)。為了解決這一問(wèn)題，通常會(huì)使用特殊的算法或混合積分規(guī)則。有限元網(wǎng)格劃分如圖所示。
有限元模型的網(wǎng)格劃分
1.3 螺栓預(yù)緊
在有限元分析中模擬螺栓預(yù)緊力的施加是一個(gè)關(guān)鍵步驟，特別是對(duì)于螺栓連接的結(jié)構(gòu)組件。正確地施加預(yù)緊力不僅能夠確保模型的接觸狀態(tài)和實(shí)際情況相符，還能夠模擬在實(shí)際加載過(guò)程中螺栓預(yù)緊力可能發(fā)生的變化
展開(kāi) abaqus混凝土框架結(jié)構(gòu)受火災(zāi)分析 ￥20
abaqus混凝土框架結(jié)構(gòu)受火災(zāi)分析
