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abaqus塑性鉸

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創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
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abaqus塑性鉸的實例教程

根據我國現行抗震規范、高層規范，進行高層建筑結構的動力彈塑性分析乃至倒塌過程模擬來評價結構抗震安全性已成為超限建筑結構設計的重要手段與依據。 采用纖維模型和分層殼模型的通用有限元軟件ABAQUS與采用集中塑性鉸模型和墻體宏觀模型的傳統結構工程軟件相比，能夠得到更為準確、細致的分析結果，現已成為結構動力彈塑性分析的主要工具之一。但目前基于 ABAQUS 平臺建立復雜高層結構模型十分繁瑣、耗時耗力，這制約了ABAQUS在結構動力彈塑性分析中的應用。 為提高ABAQUS前處理建模效率，國內已有一些單位與個人開發了結構模型轉換程序，實現了將工程軟件MIDAS/GEN、SAP2000、YJK模型轉換為ABAQUS有限元模型，從而省略了ABAQUS 的建模步驟，大大提高了復雜結構動力彈塑性分析的效率。 但PKPM作為我國設計院最為常用的結構分析與設計軟件。特別是其中的PMSAP模塊，在我國常規的多層和高層建筑以及復雜的超高層、體育場館結構中得到廣泛的應用。如想實現PKPM的模型轉換為ABAQUS有限元模型，則需二次轉換，即首先將PKPM的模型轉為上述軟件模型，再轉為ABAQUS模型。此建模方法由于數據轉換層次較多，容易遺漏結構數據信息。 更為重要的是，上述轉換程序的最終轉換結果均是ABAQUS計算數據格式文件（INP文件）。而該計算數據格式文件極為復雜。若在轉換結構模型信息時出現缺陷，均難以在ABAQUS中修補，這極大地影響了工程結構分析工作。同時由于PKPM功能的限制，對于一些新型結構形式，如新型阻尼器、減隔震裝置，在PKPM模型無法考慮時，自然在ABAQUS軟件中也無從考慮。此種方法是將ABAQUS視為“計算器”，這使得結構設計者難以發揮ABAQUS軟件強大的建模、網格劃分、計算分析能力。
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當時需要采用Sap2000和Perform 3d進行鋼結構的靜力彈塑性和動力彈塑性分析。當時我和同學說：在Sap2000中，梁單元的彈塑性是通過塑性鉸定義的，在定義時需要指定塑性鉸的具體位置，比如在梁單元的兩端或者是中間任意位置定義相應的塑性鉸，軟件在計算時就會考慮這些塑性鉸的屬性而實現材料非線性。
具體而言，iSolver在模擬過程中展現出與理論結果最接近的初始破損載荷，其誤差僅為0.51%，優于Abaqus，體現出其用于薄壁結構毀傷研究的優秀潛力。 其次，除了初始破損載荷的計算，我們還通過對比不同場變量的分布云圖，考察了薄壁圓環的破壞特征。iSolver成功模擬出了四個塑性鉸的形成過程，這正是構成破壞機制的關鍵因素。
以往iSolver案例 第 1 篇：橋梁的模態分析案例 https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1308235 第2篇：標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析 https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1311068 第3篇：理想彈塑性簡支梁三點彎曲 https://www.yqgqt.org.cn
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S1 ABAQUS經典金屬彈塑性本構及模擬應用 https://www.yqgqt.org.cn/video/c192102 八折 手把手教你ABAQUS不同方法的鋼框架地震響應分析 https://www.yqgqt.org.cn/video/c198210 八折 ABAQUS子程序二次開發講解及其應用
上述選擇提供了方便地模擬密封，擠壓，鉸連接等工程實際結構的手段； 4)Abaqus的疲勞和斷裂分析功能，概括了多種斷裂失效準則，對分析斷裂力學和裂紋擴展問題非常有效。
DP本構多用來模擬巖土材料（粒狀土壤和巖石），擴展DP本構給出的應力與壓力的關系也與JH本構中未損傷時應力與壓力的關系類似，其損傷段定義采用等效塑性應變與應力三軸度的對應關系進行定義，狀態方程采用Mie-Grüneisen形式（詳見Abaqus相應部分幫助）。 Abaqus官方幫助中給出的JHB本構模型參數如表1所示。
DP本構多用來模擬巖土材料（粒狀土壤和巖石），擴展DP本構給出的應力與壓力的關系也與JH本構中未損傷時應力與壓力的關系類似，其損傷段定義采用等效塑性應變與應力三軸度的對應關系進行定義，狀態方程采用Mie-Grüneisen形式（詳見Abaqus相應部分幫助）。 Abaqus官方幫助中給出的JHB本構模型參數如表1所示。其中標紅部分與Abaqus幫助（2021版本）不同，應為幫助原文疏漏。
與Abaqus的等效塑性應變云圖如下所示： 工況2 isolver（左）和Abaqus（右）等效塑性應變 工況2螺栓處拉伸得到的力-位移曲線如下： 力-位移曲線 最大反力均為16.381Kn。