三點彎曲試驗
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-31
三點彎曲試驗的視頻教程
PFC三點彎曲試驗與微裂紋介紹
此次以混凝土三點彎曲試驗為例，講解PFC中使用fracture文件生成裂紋的機理，并進行功能擴充。 主要內(nèi)容包括： 1、膠結(jié)材料的生成機理與三點彎曲試驗 2、fracture裂紋文件講解 3、pbond模型破壞模式、區(qū)分剪裂紋為拉剪和壓剪裂紋的裂紋文件改進 4、含clump膠結(jié)材料的裂紋文件改進
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ABAQUS-三點彎曲試驗（無聲）
三點彎曲試驗 是檢驗金屬彎曲力學性能的實驗方法，多用于檢測相關(guān)金屬材料產(chǎn)品的規(guī)格。 將標本放在有一定距離的兩個支撐點上，在兩個支撐點中點上方向標本施加向下的載荷，標本的3個接觸點形成相等的兩個力矩時即發(fā)生三點彎曲，標本將于中點處發(fā)生斷裂。 三點彎曲試驗并不是測量骨干抗彎曲性能的最薄弱區(qū)，而是在標本上的感興趣區(qū)域。
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Abaqus蜂窩夾芯板三點彎曲模擬
利用Abaqus對典型蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)的三點彎曲試驗進行模擬，可輸出結(jié)構(gòu)的力-位移曲線。內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建和裝配、邊界條件的設置、網(wǎng)格的劃分和接觸的設置。
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三點彎曲試驗的實例教程
在采用離散元模擬混凝土等構(gòu)件時，需要定義細觀黏結(jié)參數(shù)（pb_ten，pb_coh等 ），一般情況下需要進行試驗模擬以標定參數(shù)，例如常用的包括單軸壓縮試驗、單軸拉伸試驗、三點彎曲試驗、四點彎曲試驗等。
其中，三點彎曲試驗測量材料彎曲性能的一種試驗方法。將條狀試樣平放于彎曲試驗夾具中，形成簡支梁形式，試樣上方只有一個加載點。
對于寬度為b，高度為h的矩形試樣，三點彎曲抗彎強度公式：S=3FL/2bh
本算例采用PFC3D模擬三點彎曲試驗，首先建立試件，定義黏結(jié)參數(shù)，通過移動墻體進行加載，監(jiān)測加載過程中墻體的受力，并給出粘結(jié)鍵斷裂位置的分布。
建立的長方體試件如下圖：
試樣中球顆粒的接觸力鏈如下圖所示：
在模型的上下兩側(cè)生成墻體，固定下側(cè)墻體的位置，對上側(cè)墻體施加向下的速度模擬加載：
加載過程中上側(cè)墻體與試件的接觸力時程如下：
加載后球單元之間的接觸情況如下圖所示，其中藍色為粘結(jié)鍵，紅色為斷裂的粘結(jié)鍵分布：
斷裂粘結(jié)鍵分布如下圖，試件中部發(fā)生斷裂
對于不同強度的巖石或混凝土可以修改粘結(jié)參數(shù)（pb_ten，pb_coh等）、球單元的粒徑級配等進行模擬以達到合理的預期效果。
需要注意本算例需要調(diào)用附件中的fracture.p3fis文件，在將其拷貝至PFC的工作路徑下。
本算例完整代碼如下：
展開 引言：三點彎曲試驗，廣泛用于材料性能測試、構(gòu)件性能試驗。而對于三點彎曲試驗的數(shù)值模擬，也被常用于測試數(shù)值算法。對于有限元算法，三點彎曲試驗可以用來測試本構(gòu)方程單元形函數(shù)。
以下，分別使用廣泛商用的Abaqus和iSolver軟件做三點彎曲的數(shù)值模擬，以測試iSolver的計算精度。
（1）模型尺寸
模型概況
模型由一條矩形截面彈塑性梁與三塊彈性墊板組成。
圖中長度單位為mm。梁的長度為200mm，彈性墊板的高度為5mm。墊板中心距離（即梁跨徑）為185mm，則梁的跨高比為185mm/30mm=6.17>5。
（2）材料及單元屬性
彈塑性梁：采用理想彈塑性本構(gòu)模型。采用工程中常見的Q235鋼材材料屬性。
彈性墊板：線彈性本構(gòu)，除了不設置Plastic屬性外與梁的材料相同。設置彈性墊板的目的是為了方便施加邊界條件，而且避免應力奇異引起的收斂問題。
本次計算中所有單元使用C3D8R單元。
（3）邊界條件
在梁底彈性墊塊下施加簡支梁邊界條件，具體為左側(cè)約束墊板中心節(jié)點x、y、z三個方向平動自由度，右側(cè)約束墊板中心節(jié)點x、y、z三個方向平動自由度。
梁底仰視圖（支座約束）
為了便于計算收斂采用位移加載模式，加載在頂部加載板的中心位置，加載值為-2.0mm，方向為y軸負向。
梁頂俯視圖（加載點）
（4）荷載步
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除此以外，要在history output中設置輸出加載點的反力和梁跨中中點節(jié)點的位移，方便后期繪制荷載位移曲線。
展開 2.模型背景：
此案例為冶金工業(yè)部標準規(guī)定的三點彎曲試樣的非線性瞬態(tài)分析。對于不同材料，如果想測定其彎曲力學性能，需要對其根據(jù)YB/T 5349-2006進行制樣，用于之后的三點彎曲試驗，之后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，通過公式計算彎曲彈性模量、抗彎強度、斷裂撓度等結(jié)果。YB/T 5349-2006規(guī)定了圓形橫截面、矩形橫截面、薄板三種不同形式的三點彎曲試樣。
為了測量和驗證金屬材料的彎曲強度與斷裂韌性之間的關(guān)系，需要制作包含初始裂紋的三點彎曲試樣。選取矩形橫截面試樣在isolver中建模，分析其在塑性變形的情況下，軟件應力、應變、塑性應變等關(guān)鍵參數(shù)與主流有限元軟件的吻合度。該結(jié)構(gòu)選用的單位制為SI(mm)制，結(jié)構(gòu)材料為Q235B，其彈性模量為210e3MPa，泊松比為0.33，密度為7.85e-9tonne/mm3。采用全實體四面體網(wǎng)格進行劃分。
3.建模：
進入isolver軟件前處理界面：
首先創(chuàng)建part，點擊part，之后點擊create，建立一個名字為3bp的part。
再來建立點，點擊node，之后點擊create，出現(xiàn)如下所示頁面。
依次以輸入節(jié)點坐標、點擊apply的循環(huán)方式完成(0,0,0)、(10,0,0)、(10,2,0)、(0,2,0)、(5,1.8,0)、(4.9,2,0)、(5.1,2,0)節(jié)點的建立，建立之后的頁面如下：
接下來需要把點連接成閉合線，點擊element，之后點擊polyline，出現(xiàn)多段線建立頁面，依次點擊節(jié)點建立多段線。
接下來需要將多端線圍成的面建立出來，選擇edit，之后選擇polygon mesh，再框選所有閉合線，并將網(wǎng)格尺寸大小選擇為0.2mm，建立閉合面網(wǎng)格。
展開 本案例建立包含隨機多邊形粗骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）及水泥砂漿在內(nèi)的細觀混凝土梁二維模型，對混凝土梁在三點彎曲工況下進行有限元模擬，展示混凝土梁跨中部位的裂縫發(fā)展情況。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomPolygon2D V2.0插件建立多邊形粗骨料、實體界面過渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細觀模型。由于只考慮梁的跨中開裂情況，為了簡化模型的復雜度，這里只建立了跨中部分的細觀混凝土模型。
為實現(xiàn)長方形梁模型，手動建立長方形部件，并與插件建立的細觀混凝土模型裝配為整體，并進行相應的材料指派。
建立梁支座，并將下部支座設置為固定約束，跨中添加豎直向下的位移，進行混凝土梁的三點彎曲試驗模擬。
對模型進行網(wǎng)格劃分，跨中部分適當加密網(wǎng)格。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析并查看結(jié)果。
展開 在采用離散元模擬混凝土等構(gòu)件時，需要定義細觀黏結(jié)參數(shù)（pb_ten，pb_coh等 ），一般情況下需要進行試驗模擬以標定參數(shù)，例如常用的包括單軸壓縮試驗、單軸拉伸試驗、三點彎曲試驗、四點彎曲試驗等。
其中，四點彎曲試驗是測量材料彎曲性能的一種試驗方法。將條狀試樣平放于彎曲試驗夾具中，形成簡支梁形式，試樣上方有兩個對稱的加載點。
對于寬度為b，高度為h的矩形試樣，四點彎曲抗彎強度公式：S=FL/bh2
本算例采用PFC3D模擬四點彎曲試驗，首先建立試件，定義黏結(jié)參數(shù)，通過移動墻體進行加載，監(jiān)測加載過程中墻體的受力，并給出粘結(jié)鍵斷裂位置的分布。
建立的長方體試件如下圖：
試樣中球顆粒的接觸力鏈如下圖所示：
在模型的上下兩側(cè)生成墻體，固定下側(cè)墻體的位置，對上側(cè)墻體施加向下的速度模擬加載：
加載后球單元之間的接觸情況如下圖所示，其中藍色為粘結(jié)鍵，紅色為斷裂的粘結(jié)鍵分布：
斷裂粘結(jié)鍵分布如下圖，試件中部發(fā)生斷裂
對于不同強度的巖石或混凝土可以修改粘結(jié)參數(shù)（pb_ten，pb_coh等）、球單元的粒徑級配等進行模擬以達到合理的預期效果。
完整代碼如下：
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三點彎曲試驗的相關(guān)專題、標簽、搜索
三點彎曲試驗的最新內(nèi)容
概述：
本模型用于模擬T 型梁四點彎曲試驗，并繪制該簡支梁的軸向應力分布。本例中，簡支結(jié)構(gòu)所采用的邊界條件，會對應力計算結(jié)果產(chǎn)生影響。
目標：
展示邊界條件如何影響結(jié)果。邊界條件的精確描述對預測應力有顯著影響。
四點彎曲測試模擬案例 1
1、打開 ANSYS Workbench，創(chuàng)建“靜態(tài)結(jié)構(gòu)”系統(tǒng)。
2、定義材料屬性。本案例采用結(jié)構(gòu)鋼
關(guān)鍵改進：損傷僅退化拉伸部分的能量，壓縮部分保持完好：
這一改進的物理意義：
消除經(jīng)驗參數(shù)：不再需要標定拉壓強度比 k物理一致性：裂紋擴展由拉伸變形驅(qū)動，壓縮變形提供約束——這與混凝土、巖石等準脆性材料的實際破壞機制完全一致高階項的拉壓不對稱：高階均勻化誤差項同樣進行譜分解，確保微觀尺度上的拉壓不對稱性被正確傳遞至宏觀
4.3 驗證：復雜裂紋路徑預測
在非對稱缺口梁三點彎曲試驗中
在復合材料層合板三點彎曲試驗的基準測試中，CSS8 單元能夠準確模擬層間應力分布，而 SC8R 單元則僅僅只是在計算效率上表現(xiàn)更佳。對于三層復合材料板，CSS8 單元可以準確捕捉到中間層的剪應力分布，而 SC8R 單元在相同情況下可能會出現(xiàn)中間層無剪應力的現(xiàn)象。
<h2>波形板三點彎曲案例-隱式分析</h2><p><br></p><p>求解器：ls-dyna</p><p>前處理：hypermesh+ls-prepost</p><p><span style="color: rgb(47, 48, 52);">案例模型下載：付費解鎖后下載</span></p><p><br></p><p>前面我講解了波形板三點彎曲建模的流程，默認采用顯式分析，其分析結(jié)果如下：</
<h2>波形板三點彎曲案例</h2><p><br></p><p>求解器：ls-dyna</p><p>前處理：hypermesh+ls-prepost</p><p><br></p><p>結(jié)果動畫如下：</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center
Abaqus纖維復合材料層合板三點彎曲仿真模型!
模擬過程采用連續(xù)殼
內(nèi)附cae，inp文件及ODB文件，操作教學視頻
ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度（隨機、水平、垂直、特定取向度）
亮點：纖維的隨機分布角度對纖維混合基體整體性能的影響
開展帶預制裂縫的隨機亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點彎曲靜載斷裂試驗。
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/22d8379e9de84fc098db89cd7e4b6cca.png
Abaqus纖維復合材料蜂窩板三點彎曲仿真模型!
模擬過程采用hashin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!
內(nèi)附VUMAT子程序，inp文件及ODB文件，操作視頻
Abaqus纖維復合材料三點彎曲力學仿真模型!內(nèi)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!
cae，inp文件及ODB文件，操作視頻（注意：不含PUCK子程序
