ansys混凝土單元的案例
ansys之——在ANSYS如何考慮混凝土
我最近在用ANSYS模擬一個簡單的梁，混凝土用SOLID65單元，鋼筋用Link8單元（1），采用以下命令流定義：
......
et,1,65,,,,,2,,1
et,2,link8
mp,ex,1,2.134e4
mp,nuxy,1,0.2
TB,CONC,1
TBDATA,,0.3,0.5,2.45,24.5
mp,ex,2,1.914e5
mp,nuxy,2,0.3
TB,BISO,2,1,2,
TBTEMP,0
TBDATA,,662,0,,,,
R,1
R,2,2580/3
........
大致碰到以下幾個問題：
（1）：混凝土的幾個參數，剪切縮減系數不知如何取值，系數對結果有何影響？
（2）：混凝土采用以上定義方式是不是就可以了，需不需要定義屈服準則，以及輸入
混凝土的應力應變曲線，如何輸入？如以上定義可以，不知道ANSYS是如何定義混凝土的
特性的，因為我想混凝土種類很多，就用以上幾個參數就可以定義嗎？我心里沒有譜；
（3）：采用以上定義，我計算了一根梁，分為考慮混凝土壓碎和不考慮混凝土壓碎。考慮混凝土壓碎時，得出的極限荷載比實際的要小，但混凝土的壓應力不超過抗壓強度；不考慮混凝土壓碎，得到的極限荷載較為接近實際值，但混凝土的最大壓應力遠遠大于其抗壓強度；并且得不到開裂破碎圖。我就不知道，如何得到極限荷載又可以得到開裂破碎圖？
1）：分析混凝土結構，選擇合理的材料特性是建立模型的關鍵，所以有必要弄清混凝土的材料特性。混凝土是脆性材料,并具有不同的拉伸和壓縮特性。典型混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的8％-15%。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
該單元剛度矩陣推導時分別求出各自的單元剛度，然后組合起來。
1.3 整體式模型
整體式模型是假設鋼筋分布于整個單元中，并把單元視為連續均勻材料（如ANSYS中的四面體等實體單元-solid65單元選擇混凝土材料時），采用混凝土-鋼筋復合的本構關系，把混凝土、鋼筋二者的貢獻組合起來，一次求得綜合的單元剛度矩陣。
后兩種模型共同點是它們的單元剛度矩陣都是反映鋼筋混凝土的綜合剛度。
下載地址：混凝土結構有限元分析
展開 ANSYS鋼筋混凝土結構開裂計算介紹 附ANSYS土木工程應用實例下載
ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結構開裂計算功能，其中土木專用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計算適用于混凝土梁結構的非線性計算（包括開裂），可以直接通過截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。
但對于更一般的結構，用梁單元來模擬不一定合適，需要采用更一般的單元，ANSYS提供了專用的鋼筋混凝土實體單元SOLID65來模擬鋼筋混凝土結構，該單元材料采用混凝土材料模型，可定義混凝土的開裂、壓碎準則。
另外可以定義鋼筋方向和體積率，可用來模擬鋼筋混凝土的破壞。本文將通過算例對ANSYS＋CivilFEM開裂計算的效果進行探討，并針對一些計算難點提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開裂計算
CivilFEM適合于梁結構開裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開裂計算結果進行比較，先探討了CivilFEM的開裂計算。
CivilFEM開裂計算需要考慮的要點：
1、激活CivilFEM非線性模塊（~CFACTIV,NLC,Y），這是CivilFEM非線性計算的前提。
展開 ANSYS鋼筋混凝土結構開裂計算介紹
ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結構開裂計算功能，其中土木專用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計算適用于混凝土梁結構的非線性計算（包括開裂），可以直接通過截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。
但對于更一般的結構，用梁單元來模擬不一定合適，需要采用更一般的單元，ANSYS提供了專用的鋼筋混凝土實體單元SOLID65來模擬鋼筋混凝土結構，該單元材料采用混凝土材料模型，可定義混凝土的開裂、壓碎準則。
另外可以定義鋼筋方向和體積率，可用來模擬鋼筋混凝土的破壞。本文將通過算例對ANSYS＋CivilFEM開裂計算的效果進行探討，并針對一些計算難點提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開裂計算
CivilFEM適合于梁結構開裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開裂計算結果進行比較，先探討了CivilFEM的開裂計算。
CivilFEM開裂計算需要考慮的要點：
1、激活CivilFEM非線性模塊（~CFACTIV,NLC,Y），這是CivilFEM非線性計算的前提。
2、即使事實上為小變形，也必須打開幾何非線性效應（NLGEOM,ON），否則無法激活非線性迭代。
3、通常應該關閉求解控制（SOLCONTROL,OFF），由于CivilFEM非線性計算通過修改實常數的等效方法，自動求解控制反而可能導致發散。
4、在收斂不好的情況下，可以增加子步數、打開自動步長（AUTOTS,ON）或可以給定一個比較大的迭代數（NEQIT,NUM）,以改善收斂，線性搜索有時也可以改善收斂（LNSRCH,ON）。
展開 
ANSYS混凝土三維隨機骨料 混凝土細觀 隨機球體 顆粒增強復合材料建模
研究進展
通過ANSYS進行混凝土細觀模型的構建是進行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內構建混凝土細觀模型是分析的前提。現階段在ANSYS內進行隨機混凝土模型構建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應具有一定的程序設計能力。
為了方便快捷的構建出混凝土細觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導入的方式，實現無編程構建混凝土隨機骨料。
模型構建
1、CAD模型生成
首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內構建三維球體幾何模型：
插件可指定生成隨機分布的不相交的球體顆粒，同時生成與球體顆粒裝配的帶有孔洞的長方體基體。同時對顆粒的粒徑大小、比例等都能進行控制。
將生成的三維球體幾何模型導出為.sat格式文件備用。
2、ANSYS Workbench 導入
打開ANSYS Workbench，在幾何內進行導入預先保存的.sat文件：
后續進行網格劃分等操作，在ANSYS Workbench內進行即可：
插件下載
建模用到的CAD插件下載：
CAD隨機球體顆粒插件
展開 Abaqus混凝土損傷單元刪除插件：CDED ￥398
插件介紹
AbyssFish CDED（Concrete Damage Element Deletion）插件可對載荷作用造成的混凝土損傷塑性模型（Concrete Damaged Plasticity，CDP）中失效單元進行刪除，以實現混凝土損傷開裂裂紋的模擬。
插件只針對混凝土損傷塑性（CDP）材料有效，不支持其他材料參數的損傷單元刪除，推薦采用EasyCDP或EasyCDP Mortar&ITZ插件建立混凝土損傷塑性模型。
插件僅支持“動力，顯式（Dynamic, Explicit）”分析步，暫不支持用于其他分析步類型。
插件支持二維及三維模型，且支持所有單元形狀，支持在一個模型中多種不同的CDP材料及多個部件（Part）。
插件中的參數Damage C及Damage T分別為判定失效單元的受壓損傷及拉伸損傷值，當單元的損傷值超過其中的任意一個設定參數時，單元將被刪除。
插件需要在提交作業的前一步進行使用，如果使用插件后對模型的其他內容進行了更改，請在提交作業前再次使用插件進行混凝土損傷單元刪除的設置。
以下為同一模型在使用混凝土損傷單元刪除插件前后的結果對比。
說明提醒
該插件可在 Windows 10 和 Windows 11 系統上運行，支持 Abaqus 2019~2023版本。
插件需要注冊，注冊完成后即可永久使用。該插件為單機許可銷售模式，購買后請聯系我們以獲取許可證。
展開 Abaqus混凝土周期性邊界代表體單元插件：Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish ￥698
即采用周期性代表性體積單元法(Periodic Representative Volume Element，PRVE)，以代表體積單元(Representative Volume Element，RVE)或稱為表征單元體(Representative Elemental Volume, REV)微觀結構的計算來準確地模擬和預測混凝土材料的宏觀行為。插件采用體素網格方式，通過背景網格將砂漿、骨料、ITZ劃分為三個集（Set），并對單元映射三種空材料。
插件支持設置長方體部件的長度(Length)、寬度(Width)、高度(Height)，以及在網格劃分中單元的尺寸(Element size)。可設置生成球體的最小粒徑(D_min)及最大粒徑(D_max)，即球體尺寸的分布范圍，球體占整個長方體試件的比例(Ratio)，界面過渡區的厚度(ITZ)，以及超時終止參數(Time)。
模型可分為砂漿基體、界面層、球體骨料三相材料。
插件生成的模型均滿足周期性分布邊界條件。
可對每個集(Set) 批量插入嵌入0厚度cohesive粘結單元（注：需要自行添加，本插件不具備此功能）。
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說明提醒
插件可運行在Windows8、10、11系統上，支持Abaqus6.14、Abaqus2017~2023版本。
插件需要注冊，售價為單機許可的價格，購買后請聯系微信：AbyssFish_LJR或QQ：1135122921獲取許可證。
展開 混凝土與筋的粘結仿真(二維筋單元) ￥50
現有的混凝土結構仿真中，對于鋼筋大多數采用二維單元，為考慮筋與混凝土的粘結滑移作用，開發一種可批量建立非線性彈簧單元的腳本。用以實現粘結滑移作用，購買后有視頻指導教程，本人支持后續指導！！！
ABAQUS混凝土損傷失效單元刪除插件：Concrete Damage Element Deletion ￥398
插件介紹
AbyssFish CDED（Concrete Damage Element Deletion）插件旨在實現混凝土損傷塑性（Concrete Damage Plasticity, CDP）材料模型中的失效單元自動刪除功能，從而精確模擬混凝土損傷開裂行為。
該插件僅適用于“動力，顯式（Dynamic, Explicit）”分析步，且僅對混凝土損傷塑性（CDP）材料有效，不支持其他材料模型的損傷單元刪除功能。建議用戶采用EasyCDP或EasyCDP Mortar&ITZ插件以構建混凝土損傷塑性模型。
本插件兼容二維（2D）與三維（3D）模型，支持所有單元類型，并允許多種CDP材料在同一模型中的應用，包括多個部件（Part）或單個部件內不同材料的組合配置。
插件中定義的參數“Damage C”與“Damage T”分別表征混凝土單元的受壓損傷度與拉伸損傷度。當單元的損傷值超過任一預設閾值時，該單元將被自動刪除。
該插件應在提交分析作業前的最后一步應用。若在應用插件后對模型進行了任何修改，需在提交作業前重新運行插件以更新混凝土損傷單元刪除的設置。
說明提醒
該插件可在 Windows 10 和 Windows 11 系統上運行，支持 Abaqus 2024及以上版本。低版本Abaqus CDED插件請查看：
Abaqus 2019~2023 CDED Plug-in
插件需要注冊，注冊完成后即可永久使用。該插件為單機許可銷售模式，購買后請聯系我們以獲取許可證。
展開 一維單元模擬混凝土構件開裂的解決方案
一、算例背景及分析技術
鋼筋混凝土結構開裂是廣泛存在的現象，準確的說從鋼筋混凝土結構服役開始就進入帶裂工作狀態，只是這種裂縫肉眼難以辨別并且對結構安全沒有影響。但裂縫作為鋼筋混凝土構件工作狀態的重要表征指標，是結構損傷的表現，也許是破壞的先兆，也許是耐久
性不足的預警，更是災后調查和受力機理揭示的重要線索，見圖1。
圖1 鋼筋混凝土結構裂縫
本案例使用ABAQUS對一根鋼筋混凝土受拉構件進行裂縫估算分析，根據鋼筋應力狀態計算等效裂縫寬度，并采用Python腳本在ODB結果文件中創建裂縫場變量，實現在ABAQUS中使用一維單元進行快速分析，并在后處理模塊 顯示等效裂縫寬度的目標。
案例涉及的相關技術：
①ABAQUS梁單元Rebar積分點插入；
②利用Python腳本提取ABAQUS場變量數據；
③利用Python腳本創建ABAQUS場變量數據。
計算報告編寫采用操作引導式，希望能為讀者使用ABAUQS場變量創建提供有益參考。操作分析要點為：
①ABAQUSABAQUS梁單元Rebar積分點插入；
②ABAQUS場變量輸出Python腳本getSubset()函數應用；
③ABAQUS場變量編輯Python腳本addData()()函數應用。
二、計算任務
1.模型裝配及接觸連接
計算模型取自《混凝土結構：混凝土結構設計原理》（第六版）習題8-3。
計算模型為鋼筋混凝土屋架下弦按軸心受拉構件，見圖2。模型只包含1個part。截面寬200mm，截面高160mm。因為案例模型較為簡單，混凝土梁采用B21單元模擬，鋼筋通過在與混凝土單元共節點建立鋼筋箱型截面單元實現。
展開 ABAQUS纖維混凝土細觀模型基于梁單元建模
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學本構模型，本案例通過CAD隨機纖維3D插件建立隨機分布的纖維線模型，并將模型導入ABAQUS內，通過梁單元纖維模型，研究細觀纖維混凝土梁在三點彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機纖維3D V1.0插件建立隨機分布的線纖維三維模型，并將纖維及長方體試件分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的纖維模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對纖維及試件分別設置材料屬性，其中纖維設置為梁截面并采用圓形剖面，且對梁方向進行指派。
建立剛體加載板并與纖維混凝土細觀模型進行裝配，并設置相互作用。
對纖維混凝土并進行網格劃分，并將上部施加豎向位移進行加載。
創建并提交作業，查看結果。
導出荷載位移曲線。
展開 
混凝土細觀斷裂模擬-XFEM-擴展有限單元法
利用 隨機生成混凝土骨料，建立2D或者3D模型，采用XFEM模擬裂縫擴展
3D彎曲斷裂例子可見：
http://forum.simwe.com/thread-1134530-1-1.html
ABAQUS喵星人教你學會鋼筋混凝土殼單元的前處理與后處理
ABAQUS中的殼單元大家通常用于模擬鋼板等鋼結構，對于混凝土板殼，新手可能對內部的配筋方式，以及前后處理方法可能存在各種問題。實際上，ABAQUS提供了鋼筋混凝土板配筋的接口，這種“寫入式”而不進行直接建模的方法通常比較冷門且后處理相對不主流。今天喵星人就通過一個教程教你學會鋼筋混凝土殼單元的前處理與后處理。
0.前提
使用板殼單元的有限元模擬必須有兩個前提：
1、板殼力學及殼單元通常應用于一個方向尺寸遠小于另外兩個方向（通常不超過1/5）的結構。
喵星人點評：大家總有一個誤區，總覺得實體單元的精度最高，實則不然。對于板殼結構，由于其采用了Kirchhoff板假定，在此情況下相比實體單元，殼單元形函數更加逼近實際結構，其計算精度與計算代價均優于采用實體單元。
2、由于采用Kirchhoff板假定，即忽略混凝土板中鋼筋的粘結滑移行為，因此在精細化的鋼筋混凝土滯回模型中通常不再適用。
1、前處理
1.1 縱橫方向與局部坐標系
配筋的板殼單元，尤其是兩個平面方向差異配筋的板殼單元，必須指定坐標系，且喵星人建議使用局部坐標系。這是為了避免在裝配件中因旋轉導致整體坐標系的變換。本案例中的坐標系指派如圖所示。需要注意的是，鋼筋縱橫方向與局部坐標系方向直接掛鉤。
1.2 配筋面積/間距/方向
殼單元的配筋方法需在“編輯截面”中完成，不能直接建立線單元鋼筋。采用“寫入式”的建模方法，如下圖所示。
其實這種方法很像設計軟件中的操作，即通過加勁的方式考慮配筋混凝土。
展開 基于ABAQUS的超高性能混凝土UHPC單元失效刪除仿真模擬
利用關鍵詞*Concrete failure來實現，UHPC混凝土單元失效刪除的仿真模擬
目前只能通過動態顯式求解來定義關鍵詞
*Concrete failure，type=strain（或displacement）
拉伸開裂應變（或位移），壓縮非彈性應變，拉伸損傷值，壓縮損傷值
把上面兩行編輯好的關鍵詞，放到CDP本構模型后面，如果在GUI界面定義編輯關鍵詞后，一定要去再次檢查定義的位置，否則很容易出現竄行，求解提示inp文件出錯。
個人建議：最好是輸出inp后，再次進行編輯，通過job模塊提交編輯后的inp更為方便。
受壓損傷云圖1
受壓損傷云圖2
受壓損傷云圖3-開始出現單元失效刪除
受壓損傷云圖3-斜剪破壞
最終破壞云圖
軸心受拉開裂
中間出現單元失效刪除
中間單元全部失效刪除
剛度退化
剛度退化因子
荷載位移曲線
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型
該單元剛度矩陣推導時分別求出各自的單元剛度，然后組合起來。
1.3 整體式模型
整體式模型是假設鋼筋分布于整個單元中，并把單元視為連續均勻材料（如ANSYS中的四面體等實體單元-solid65單元選擇混凝土材料時），采用混凝土-鋼筋復合的本構關系，把混凝土、鋼筋二者的貢獻組合起來，一次求得綜合的單元剛度矩陣。
后兩種模型共同點是它們的單元剛度矩陣都是反映鋼筋混凝土的綜合剛度。
展開 