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(shù)，剪切縮減系數(shù)不知如何取值，系數(shù)對結(jié)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(zhǔn)則，以及輸入
混凝土的應(yīng)力應(yīng)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?yàn)槲蚁?em>混凝土種類很多，就用以上幾個參數(shù)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(shí)際的要小，但混凝土的壓應(yīng)力不超過抗壓強(qiáng)度；不考慮混凝土壓碎，得到的極限荷載較為接近實(shí)際值，但混凝土的最大壓應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其抗壓強(qiáng)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(jié)構(gòu)，選擇合理的材料特性是建立模型的關(guān)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(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的8％-15%。
展開 ANSYS鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂計算介紹
ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(shí)體單元SOLID65來模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，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(zhǔn)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(jìn)行探討，并針對一些計算難點(diǎn)提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開裂計算
CivilFEM適合于梁結(jié)構(gòu)開裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開裂計算結(jié)果進(jìn)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(diǎn)：
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(shí)上為小變形，也必須打開幾何非線性效應(yīng)（NLGEOM,ON），否則無法激活非線性迭代。
3、通常應(yīng)該關(guān)閉求解控制（SOLCONTROL,OFF），由于CivilFEM非線性計算通過修改實(shí)常數(shù)的等效方法，自動求解控制反而可能導(dǎo)致發(fā)散。
4、在收斂不好的情況下，可以增加子步數(shù)、打開自動步長（AUTOTS,ON）或可以給定一個比較大的迭代數(shù)（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鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂計算介紹 附ANSYS土木工程應(yīng)用實(shí)例下載
ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(shí)體單元SOLID65來模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，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(zhǔn)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(jìn)行探討，并針對一些計算難點(diǎn)提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開裂計算
CivilFEM適合于梁結(jié)構(gòu)開裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開裂計算結(jié)果進(jìn)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(diǎn)：
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 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析下載
該單元剛度矩陣推導(dǎo)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(shè)鋼筋分布于整個單元中，并把單元視為連續(xù)均勻材料（如ANSYS中的四面體等實(shí)體單元-solid65單元選擇混凝土材料時），采用混凝土-鋼筋復(fù)合的本構(gòu)關(guān)系，把混凝土、鋼筋二者的貢獻(xiàn)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(diǎn)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(jié)構(gòu)有限元分析
展開 
ANSYS混凝土三維隨機(jī)骨料 混凝土細(xì)觀 隨機(jī)球體 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料建模
研究進(jìn)展
通過ANSYS進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建是進(jìn)行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內(nèi)構(gòu)建混凝土細(xì)觀模型是分析的前提。現(xiàn)階段在ANSYS內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)混凝土模型構(gòu)建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應(yīng)具有一定的程序設(shè)計能力。
為了方便快捷的構(gòu)建出混凝土細(xì)觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，實(shí)現(xiàn)無編程構(gòu)建混凝土隨機(jī)骨料。
模型構(gòu)建
1、CAD模型生成
首先采用CAD隨機(jī)球體顆粒插件在AutoCAD內(nèi)構(gòu)建三維球體幾何模型：
插件可指定生成隨機(jī)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(jìn)行控制。
將生成的三維球體幾何模型導(dǎo)出為.sat格式文件備用。
2、ANSYS Workbench 導(dǎo)入
打開ANSYS Workbench，在幾何內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)入預(yù)先保存的.sat文件：
后續(xù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分等操作，在ANSYS Workbench內(nèi)進(jìn)行即可：
插件下載
建模用到的CAD插件下載：
CAD隨機(jī)球體顆粒插件
展開 混凝土與筋的粘結(jié)仿真(二維筋單元) ￥50
現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)仿真中，對于鋼筋大多數(shù)采用二維單元，為考慮筋與混凝土的粘結(jié)滑移作用，開發(fā)一種可批量建立非線性彈簧單元的腳本。用以實(shí)現(xiàn)粘結(jié)滑移作用，購買后有視頻指導(dǎo)教程，本人支持后續(xù)指導(dǎo)！！！
一維單元模擬混凝土構(gòu)件開裂的解決方案
一、算例背景及分析技術(shù)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂是廣泛存在的現(xiàn)象，準(zhǔn)確的說從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役開始就進(jìn)入帶裂工作狀態(tài)，只是這種裂縫肉眼難以辨別并且對結(jié)構(gòu)安全沒有影響。但裂縫作為鋼筋混凝土構(gòu)件工作狀態(tài)的重要表征指標(biāo)，是結(jié)構(gòu)損傷的表現(xiàn)，也許是破壞的先兆，也許是耐久
性不足的預(yù)警，更是災(zāi)后調(diào)查和受力機(jī)理揭示的重要線索，見圖1。
圖1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫
本案例使用ABAQUS對一根鋼筋混凝土受拉構(gòu)件進(jìn)行裂縫估算分析，根據(jù)鋼筋應(yīng)力狀態(tài)計算等效裂縫寬度，并采用Python腳本在ODB結(jié)果文件中創(chuàng)建裂縫場變量，實(shí)現(xiàn)在ABAQUS中使用一維單元進(jìn)行快速分析，并在后處理模塊 顯示等效裂縫寬度的目標(biāo)。
案例涉及的相關(guān)技術(shù)：
①ABAQUS梁單元Rebar積分點(diǎn)插入；
②利用Python腳本提取ABAQUS場變量數(shù)據(jù)；
③利用Python腳本創(chuàng)建ABAQUS場變量數(shù)據(jù)。
計算報告編寫采用操作引導(dǎo)式，希望能為讀者使用ABAUQS場變量創(chuàng)建提供有益參考。操作分析要點(diǎn)為：
①ABAQUSABAQUS梁單元Rebar積分點(diǎn)插入；
②ABAQUS場變量輸出Python腳本getSubset()函數(shù)應(yīng)用；
③ABAQUS場變量編輯Python腳本addData()()函數(shù)應(yīng)用。
二、計算任務(wù)
1.模型裝配及接觸連接
計算模型取自《混凝土結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》（第六版）習(xí)題8-3。
計算模型為鋼筋混凝土屋架下弦按軸心受拉構(gòu)件，見圖2。模型只包含1個part。截面寬200mm，截面高160mm。因?yàn)榘咐Ｐ洼^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(jié)點(diǎn)建立鋼筋箱型截面單元實(shí)現(xiàn)。
展開 ABAQUS纖維混凝土細(xì)觀模型基于梁單元建模
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補(bǔ)了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學(xué)本構(gòu)模型，本案例通過CAD隨機(jī)纖維3D插件建立隨機(jī)分布的纖維線模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過梁單元纖維模型，研究細(xì)觀纖維混凝土梁在三點(diǎn)彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)纖維3D V1.0插件建立隨機(jī)分布的線纖維三維模型，并將纖維及長方體試件分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。
將導(dǎo)出的纖維模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
對纖維及試件分別設(shè)置材料屬性，其中纖維設(shè)置為梁截面并采用圓形剖面，且對梁方向進(jìn)行指派。
建立剛體加載板并與纖維混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行裝配，并設(shè)置相互作用。
對纖維混凝土并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并將上部施加豎向位移進(jìn)行加載。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結(jié)果。
導(dǎo)出荷載位移曲線。
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(jìn)行刪除，以實(shí)現(xiàn)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(shù)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(shù)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(dāng)單元的損傷值超過其中的任意一個設(shè)定參數(shù)時，單元將被刪除。
插件需要在提交作業(yè)的前一步進(jìn)行使用，如果使用插件后對模型的其他內(nèi)容進(jìn)行了更改，請在提交作業(yè)前再次使用插件進(jìn)行混凝土損傷單元刪除的設(shè)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(jié)果對比。
說明提醒
該插件可在 Windows 10 和 Windows 11 系統(tǒng)上運(yùn)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(jī)許可銷售模式，購買后請聯(lián)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(jié)構(gòu)的計算來準(zhǔn)確地模擬和預(yù)測混凝土材料的宏觀行為。插件采用體素網(wǎng)格方式，通過背景網(wǎng)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(shè)置長方體部件的長度(Length)、寬度(Width)、高度(Height)，以及在網(wǎng)格劃分中單元的尺寸(Element size)。可設(shè)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(qū)的厚度(ITZ)，以及超時終止參數(shù)(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(jié)單元（注：需要自行添加，本插件不具備此功能）。
?
說明提醒
插件可運(yùn)行在Windows8、10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus6.14、Abaqus2017~2023版本。
插件需要注冊，售價為單機(jī)許可的價格，購買后請聯(lián)系微信：AbyssFish_LJR或QQ：1135122921獲取許可證。
展開 ANSYS Workbench纖維混凝土3D
在ANSYS Workbench建立三維纖維混凝土模型可采用CAD隨機(jī)幾何3D插件建模后導(dǎo)入，模型包含球體粗骨料、圓柱體長纖維、水泥砂漿基體等不同組分。
在CAD隨機(jī)幾何3D插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)后運(yùn)行，即可在AutoCAD內(nèi)建立三維纖維混凝土模型，插件支持任意多組纖維或骨料的尺寸設(shè)置，可滿足不同級配的纖維混凝土模型。
在CAD內(nèi)將模型導(dǎo)出為IGES格式文件，并導(dǎo)入到ANSYS Workbench內(nèi)。可對幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行編輯，分圖層批量賦值材料屬性等。
在分析系統(tǒng)內(nèi)對纖維混凝土模型進(jìn)行后續(xù)的模擬。
CAD隨機(jī)幾何3D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1873573
展開 
鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模擬ANSYS/ls-dyna ￥5
對于鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模型而言，整體模型較為簡便，可直接通過ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節(jié)點(diǎn)）。
主要技術(shù)參數(shù)是通過BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來控制鋼板的強(qiáng)制位移來使混凝土梁充分受力，同時也需要對支撐板與梁之間的接觸進(jìn)行合理設(shè)置。
其他主要關(guān)鍵字如下：
*CONTROL_TERMINATION
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
*DATABASE_FORMAT
*DATABASE_EXTENT_BINARY
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE
鋼筋受力云圖如下所示：
展開 基于ANSYS的鋼管混凝土拱橋 ￥3
基于ANSYS的鋼管混凝土拱橋
單元及材料屬性：
定義所有材料特性
et,1,beam44 !!鋼管特性
mp,ex,1,2.1e11
mp,dens,1,7800
mp,prxy,1,0.3
n,90000,0,0,30 !!參考點(diǎn)
et,2,beam44 !!鋼管內(nèi)50＃混凝土特性
mp,ex,2,3.5e10
mp,dens,2,2600
mp,prxy,2,0.1667
et,3,beam44 !!縱梁30＃混凝土鋼管特性
mp,ex,3,3.0e10
mp,dens,3,2600
mp,prxy,3,0.1667
et,4,beam44 !!橫梁30＃混凝土鋼管特性
mp,ex,4,3.0e10
mp,dens,4,2600
mp,prxy,4,0.1667
et,5,beam44 !!風(fēng)撐特性
mp,ex,5,2.1e11
mp,dens,5,7800
mp,prxy,5,0.3
et,6,link10 !!吊桿特性（鋼絞線）
mp,ex,6,1.9e11
mp,dens,6,7800
mp,prxy,6,0.3
keyopt,6,3,0 !只拉吊桿
et,7,beam44 !!蓋梁30＃混凝土特性
mp,ex,7,3.0e10
mp,dens,7,2600
mp,prxy,7,0.1667
et,8,beam44 !!
展開 ansys進(jìn)行混凝土的損傷計算
經(jīng)過ANSYS計算（未進(jìn)行循環(huán)加載，一次性加載到最大，位移控制），結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果，荷載位移曲線擬合度較好。
等效塑性應(yīng)變云圖
原試驗(yàn)與模擬對比
試驗(yàn)試件尺寸
原文提供的部分混凝土參數(shù)
總體損傷云圖
模型
ANSYS結(jié)果與試驗(yàn)對比
ansys之——混凝土開裂
finish
/clear
/title, fixed - fixed concrete beam example
/prep7
et,1,65
mp,ex,1,3e7 ! steel rebar (units are pounds, inches)
mp,ex,2,1e6, ! concrete
mp,dens,2,.00025
tb,concr,2
tbdata,1,.3,.5,200,4000 ! shear coeffs, tensile and compress strength
r,1,1,.03,0,0 ! mat 1 (steel), 3 percent reinforcement in x dir
r,2,1,.01,0,0 ! mat 1 (steel), 1 percent
r,3,1,.04,0,0 ! mat 1 (steel), 4 percent
block,,100,,5,,5
block,,100,5,10,,5
block,,100,10,15,,5
!vovlap,all
NUMMRG,KP, , , ,LOW
numcmp,volu
esize,5
mat,2 ! concrete material
real,1 ! rebar
vmesh,1
real,2
vmesh,2
real,3
vmesh,3
nsel,s,loc,x
d,all,all
nsel,s,loc,x,100
d,all,all
nsel,all
fini
/solu
nsel,s,loc,y,15
sf,all,pres,100
nsel,all
OUTRES,ALL,ALL,
nsub,10
solve
展開 