ansys混凝土開裂模擬
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys混凝土開裂模擬的視頻教程
【01】基于ANSYS的鋼筋混凝土梁開裂過程模擬(分離式建模)教程
以一種配筋率的鋼筋混凝土適筋梁作為算例進行了ANSYS的仿真分析，結合這個算例，介紹了該適筋梁的整個建模的過程，并且用了不同的加載方式施加荷載，非線性求解完成后，分別得到不同加載方式下的荷載和跨中撓度曲線、主筋應力和跨中的撓度曲線、混凝土梁的軸向應力、受拉縱筋的應力以及裂縫開展的過程，提供相應的后處理的命令流。 ? ? ? ?
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擴展有限元XFEM模擬混凝土I型開裂
本次課程詳細講解擴展有限元模擬混凝土I型裂紋開裂，涉及2D、3D模型以及荷載-裂縫口張開位移（P-CMOD）曲線的對比，后期的數據處理需要用到Origin軟件，將文獻中的曲線效果、模型效果進行比對。如下圖： 豎向位移云圖： 通過本次課程的學習，相信可以帶著大家進入混凝土開裂的大門，另外向大家保證，課程絕對對得起這個課程！
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ansys混凝土開裂模擬的實例教程
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 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 1．概述
開裂計算是工程中比較關心的問題，但一直是有限元分析的一個難點，涉及到材料本構、計算收斂性等諸多問題。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 作者所建立的不同保護層厚度下鋼筋混凝土細觀數值模型如圖1所示，其中混凝土模型的截面尺寸為150mm×150mm，鋼筋直徑為16mm，骨料體積含量為46.5%，保護層厚度分別為20-40mm。
圖1 不同保護層厚度下的鋼筋混凝土細觀模型
不同保護層厚度下混凝土保護層的開裂模式如圖2所示，其中（a）~（d）為各細觀模型對應的混凝土宏觀模型，可以看出宏觀和細觀模型的開裂形態差別很大，宏觀模型下保護層的銹脹裂縫（損傷）呈現出連續的區域性分布，而在細觀模型下由于骨料的阻礙作用和界面區的薄弱性，銹脹裂縫呈現分散的形態，而且分布裂縫長度也較宏觀模型要長。
圖2 混凝土保護層宏觀模型和細觀模型銹脹開裂形態對比
作者對每組保護層厚度的鋼筋混凝土試件建立了8個不同骨料分布的數值模型，計算所得鋼筋邊界銹脹力-徑向位移曲線如圖3所示，可以看出在同保護層厚度不同骨料分布下曲線存在差異，這表明骨料分布對保護層銹脹開裂力學反應有影響。
圖3 各保護層厚度不同骨料分布下的銹脹力-徑向壓力曲線
角部鋼筋的保護層銹脹開裂模擬結果如圖4所示，可以看出，角部鋼筋處保護層的開裂形態與中部鋼筋有明顯不同，出現了混凝土角狀脫落的現象，相較于中部鋼筋情形更加危險。
圖4 角部鋼筋混凝土保護層開裂形態
原始文獻：Du X, Jin L. Meso-scale numerical investigation on cracking of cover concrete induced by corrosion of reinforcing steel [J]. Engineering Failure Analysis, 2014, 39: 21-33.
展開 1．概述
開裂計算是工程中比較關心的問題，但一直是有限元分析的一個難點，涉及到材料本構、計算收斂性等諸多問題。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。
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<figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202601/attachment/6591659150824865b9cbc53943e93220.png" style="display: inline-block
1.1. 案例概述
本案例展示了一個基于 ANSYS APDL 的超大跨鋼管混凝土拱橋有限元建模與分析過程。橋梁主跨超過 400 米，模型采用雙單元法（Double-Element Method），以簡化且合理的方式模擬鋼管混凝土拱橋在彈性階段的整體受力與剛度特性。模型經過充分驗證，可一次性完成恒載分析并順利收斂，結果穩定可靠，可作為工程參考和教學示例的基礎模型。
該案例提供了完整的可運行文件
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
ABAQUS二維混凝土細觀靜力學單軸壓縮損傷破壞模擬
https
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習混凝土的三維模型處理
2、學習混凝土碰撞非線性接觸相關的接觸設置
3、學習混凝土碰撞顯示動力學分析步的建立
4、學習混凝土碰撞顯示動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
本案例為LS-DYNA高級應用，使用S-ALE-FEM-DEM耦合算法計算鋼筋混凝土墻動態破壞及碎片云形成過程。
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本案例完全由lsprepost建模。
如需詳細建模過程，請私信。
上篇文章介紹了ABAQUS通過CT或切片數據重建混凝土多組分三維細觀模型。本案例介紹采用CDP材料對三維重建的混凝土細觀模型進行損傷斷裂數值模擬有限元分析。
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