混凝土損傷塑性模型（CDP）的案例
ABAQUS基于切片圖像的混凝土細(xì)觀有限元實(shí)體模型三維重建
在混凝土細(xì)觀研究中，基于掃描數(shù)據(jù)的三維重建技術(shù)可精準(zhǔn)還原混凝土中骨料、砂漿的分布及微觀結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合數(shù)字圖像處理與數(shù)值模擬方法，能夠量化分析材料非均質(zhì)性對(duì)力學(xué)性能、裂縫擴(kuò)展路徑及破壞模式的影響機(jī)制。
混凝土細(xì)觀模型三維重建的有限元模擬為優(yōu)化混凝土配比設(shè)計(jì)、評(píng)估耐久性劣化行為及預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)服役壽命提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)推動(dòng)細(xì)觀力學(xué)理論與先進(jìn)成像技術(shù)的深度融合，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值與工程應(yīng)用前景。
本案例介紹通過(guò)CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土切片掃描圖像在AutoCAD內(nèi)進(jìn)行骨料及水泥砂漿基體的三維實(shí)體模型重建，并導(dǎo)入Abaqus CAE軟件內(nèi)分別建立Part部件，實(shí)現(xiàn)模型的裝配及網(wǎng)格劃分，后續(xù)可完成不同工況的混凝土細(xì)觀有限元模擬分析。
首先需要獲取混凝土的切片掃描圖像文件，并通過(guò)CAD斷層掃描三維重建插件建立AutoCAD實(shí)體模型。
在AutoCAD內(nèi)將粗骨料及砂漿基體部件分別導(dǎo)出為iges格式文件后，以部件的形式導(dǎo)入到Abaqus軟件內(nèi)。
對(duì)骨料及砂漿部件分別指派材料屬性，水泥砂漿部分采用混凝土損傷塑性模型（CDP），可采用EasyCDP插件快速生成不同強(qiáng)度的材料參數(shù)。
將骨料及砂漿部件進(jìn)行裝配。
可對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，及完成后續(xù)的有限元仿真模擬。
展開(kāi) ABAQUS纖維混凝土沖擊破壞三維模型
纖維混凝土作為土木工程領(lǐng)域常用的復(fù)合材料具備良好的抗裂性及抗沖擊性能，纖維混凝土在荷載下的破壞行為及本構(gòu)關(guān)系對(duì)其應(yīng)用范圍具有重要影響。本案例通過(guò)AutoCAD隨機(jī)三維纖維插件建立隨機(jī)投放的圓柱體纖維模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過(guò)混凝土損傷塑性力學(xué)模型，研究沖擊荷載作用下鋼纖維混凝土的破壞情況。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD 隨機(jī)三維纖維V1.1插件建立隨機(jī)投放的圓柱體實(shí)體纖維及立方體混凝土試件三維模型，并將基體與纖維部件分別導(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(duì)纖維及基體部件分別設(shè)置材料，基體部分設(shè)置混凝土損傷塑性模型(CDP)，纖維部分設(shè)置為鋼材。
新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。
添加動(dòng)力，顯式分析步，并設(shè)置相互作用，通過(guò)參考點(diǎn)創(chuàng)建耦合約束，設(shè)置加載板與試件的接觸。
將下板設(shè)置為固定約束，上板添加豎向位移。
對(duì)纖維混凝土模型劃分網(wǎng)格。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結(jié)果。
展開(kāi) 【JY】JYCDP插件：ABAQUS混凝土CDP模型插件分享 | 混凝土損傷塑性模型 ￥59.9
(推薦6.14、2016版本，仍保留固流分析耦合模塊，后版本取消該模塊)，
文后附 6.14-4 軟件下載鏈接及子程序相關(guān)下載，
【簡(jiǎn)介】
為簡(jiǎn)便鋼筋混凝土構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的本構(gòu)模型設(shè)置，本期給大家推薦一款A(yù)baqus混凝土CDP模型插件，供大家應(yīng)用參考。這個(gè)插件無(wú)需繁瑣的Excel操作，僅需選擇混凝土等級(jí)即可在Abaqus前處理界面一鍵生成混凝土CDP本構(gòu)曲線，且可任意調(diào)整本構(gòu)曲線長(zhǎng)度，并可對(duì)極限強(qiáng)度進(jìn)行修正，且適用于不同的力、位移單位，可用于各類(lèi)混凝土構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的精細(xì)化分析。
對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)而言，正確合理的本構(gòu)模型是對(duì)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性分析的關(guān)鍵。ABAQUS提供三種混凝土本構(gòu)關(guān)系模型，分別為脆性開(kāi)裂模型、彌散開(kāi)裂模型及損傷塑性模型，其中，混凝土損傷塑性 (Concrete Damaged Plasticity，CDP)模型是通過(guò)將各向同性下損傷彈性與拉伸和壓縮塑性相結(jié)合的方式來(lái)對(duì)混凝土的非彈性行為進(jìn)行描述的，適用于Standard和Explicit兩大求解模塊，可用于模擬混凝土在任意荷載作用下的受力情況，同時(shí)考慮了由于拉、壓塑性應(yīng)變導(dǎo)致的彈性剛度的退化以及循環(huán)荷載作用下剛度的恢復(fù)，具有較好的收斂性。有關(guān)CDP模型的介紹及應(yīng)用可見(jiàn)推文：
【JY】淺談混凝土損傷模型及Abaqus中CDP的應(yīng)用
【程序可解決的問(wèn)題】
采用ABAQUS模擬梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)，ABAQUS中CDP模型損傷系數(shù)計(jì)算到0.9和損傷系數(shù)計(jì)算到0.99所得的滯回曲線相差甚大，筆者建立了現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)模型對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證。
CDP模型本構(gòu)曲線末尾段的選取，對(duì)滯回曲線下降段的影響較大。
展開(kāi) 混凝土塑性損傷CDP模型的幾個(gè)問(wèn)題 附2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)下載
最后發(fā)布一條訊息：POLARIS_CDP插件升級(jí)到V2.3版本，更新內(nèi)容如下：
極限應(yīng)力改為峰值應(yīng)力，并將其默認(rèn)值顯示在輸入框中，且會(huì)將隨彈性模量和強(qiáng)度的變化而變化；
應(yīng)力應(yīng)變曲線不與損傷數(shù)據(jù)一起截?cái)啵〗財(cái)鄳?yīng)力為峰值應(yīng)力的百分之一；
規(guī)范生成失敗的提示信息。
修改的內(nèi)容不影響原有插件使用，主要提高插件的適應(yīng)性和友好性，需要更新的小伙伴請(qǐng)盡快和我聯(lián)系（需提供技術(shù)鄰購(gòu)買(mǎi)記錄和信息）。
下載地址：2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)
約束混凝土cdp塑性損傷本構(gòu)，mander混凝土本構(gòu)模型 ￥10
約束混凝土本構(gòu)，mander混凝土本構(gòu)，自己做的箍筋約束方柱和圓柱本構(gòu)模型，表格只要輸入相關(guān)參數(shù)，自動(dòng)生成ABAQUS塑性損傷本構(gòu)關(guān)系。
ABAQUS混凝土塑性損傷模型（CDP模型）excle簡(jiǎn)便 ￥20
本excle簡(jiǎn)捷易懂，只需在excle表中更改彈模以及軸心抗壓強(qiáng)度自動(dòng)生成數(shù)據(jù)，表中列出了公式以及只需要輸入ABAQUS中的數(shù)據(jù)，十分容易上手
ABAQUS系列講座——混凝土塑性損傷模型
ABAQUS系列講座——混凝土塑性損傷模型
第一節(jié)：ABAQUS CDP模型基礎(chǔ)篇
混凝土材料在工程結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，而仿真設(shè)計(jì)的發(fā)源領(lǐng)域，也少不了對(duì)其力學(xué)模型的摸索。ABAQUS作為非線性有限元領(lǐng)域大亨，自然也不會(huì)錯(cuò)過(guò)這個(gè)蛋糕，提供了ABAQUS 混凝土塑性損傷模型CDP。
ABAQUS CDP具有以下特征：
1）各向同性彈性損傷；
2）拉壓異性；
3）適合低圍壓條件下的單調(diào)/循環(huán)/動(dòng)力荷載；
4）應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，具有材料剛度恢復(fù)特性；
5）屈服非關(guān)聯(lián)，且多硬化塑性；
6）材料參數(shù)可設(shè)置率相關(guān)；
7）具有粘性特征，保證仿真收斂性；
8）僅適合各向同性線彈性模型。
第二節(jié)：CDP模型參數(shù)獲取
繼續(xù)上節(jié)課的內(nèi)容，本節(jié)主要介紹了ABAQUS CDP模型材料參數(shù)的獲取和計(jì)算方法，大多是基于星哥個(gè)人的理解與經(jīng)驗(yàn)，如果存在疏漏，還請(qǐng)不吝賜教！謝謝各位！
介紹混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線獲取來(lái)源；
混凝土材料參數(shù)測(cè)試的數(shù)據(jù)提取；
闡述了混凝土強(qiáng)度定義、分類(lèi)與選擇；
采用GB50010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算拉壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線；
介紹損傷參數(shù)來(lái)源；
介紹能量損失原理計(jì)算損傷數(shù)值的方法；
介紹比例應(yīng)變法【Birtel】計(jì)算損傷數(shù)值的方法；
簡(jiǎn)要描述了POLARIS-CDP插件的界面與輸出。
第三節(jié)：POLARIS-CDP插件
第四節(jié)：鋼筋混凝土梁案例講解
視頻中的案例源自《ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實(shí)例詳解》第四章，而建模過(guò)程和書(shū)中的建模過(guò)程存在一定差異。視頻包含前、后處理兩部分，其中前處理描述了幾何模型建立、鋼筋的裝配與組合、材料定義、分析類(lèi)型選擇、約束定義、邊界條件的施加以及網(wǎng)格劃分相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)；后處理則講述云圖效果的切換、歷程數(shù)據(jù)的提取、動(dòng)畫(huà)輸出等技巧。
展開(kāi) 混凝土塑性損傷模型（CDP）材料失效與刪除
混凝土塑性損傷（CDP）模型因其拉壓異性特征，非常適合模擬混凝土、巖石、陶瓷等材料，以往版本無(wú)法實(shí)現(xiàn)單元損傷積累到一定量后刪除，限制其在鉆削、垮塌等材料失效模型中的應(yīng)用；
ABAQUS也在不斷完善各部分功能，于2019FD01版本增加了混凝土塑性損傷失效材料的單元?jiǎng)h除功能，即：CONCRETE FAILURE關(guān)鍵字，現(xiàn)在我們可以定義拉伸開(kāi)裂應(yīng)變或位移、壓縮非彈性應(yīng)變或損傷閥值作為材料失效的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)可以定義閥值為溫度和場(chǎng)變量的函數(shù)。當(dāng)滿(mǎn)足任意一項(xiàng)失效標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該單元將失效并從模型中刪除。需指定輸出場(chǎng)變量：STATUSMP和STATUS。
這一功能目前僅支持Abaqus/Explicit分析類(lèi)型，四種失效準(zhǔn)則使用的評(píng)價(jià)參數(shù)分別為：
拉伸應(yīng)變（或位移）；
壓縮非彈性應(yīng)變；
拉伸損傷值；
壓縮損傷值。
展開(kāi) 基于塑性損傷模型（CDP）FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型 ￥12.99
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實(shí)體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規(guī)。FRP材料的單層板模型，并且采用常規(guī)殼方式進(jìn)行鋪層，自定義了“離散”坐標(biāo)系。
3. 在分析部上，打開(kāi)幾何非線性，輸出參考點(diǎn)RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點(diǎn)RP-1上，并將FRP與混凝土進(jìn)行綁定
5. 在荷載上，對(duì)混凝土底端進(jìn)行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網(wǎng)格部分，混凝土采用C3D8R，F(xiàn)RP采用S4R。
得到模型后，可以根據(jù)FRP層數(shù)、材料屬性進(jìn)行修改，根據(jù)混凝土實(shí)際強(qiáng)度進(jìn)行修改，輸出應(yīng)力應(yīng)變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開(kāi) Abaqus中混凝土損傷塑性模型（CDP） ￥40
制作了一個(gè)計(jì)算混凝土受壓受拉本構(gòu)和損傷因子的Excel表格，包含
一、4種混凝土本構(gòu)計(jì)算方法
①10規(guī)范
②02規(guī)范（過(guò)鎮(zhèn)海模型）
③丁發(fā)興模型
④ConcreteD模型
二、3種損傷因子計(jì)算方法
①圖解法
②能量法
③規(guī)范法
三、鋼筋雙折線模型
四、Mander模型計(jì)算核心區(qū)混凝土
Excel部分截圖如下：
我做的Excel表格優(yōu)點(diǎn)有：
1、附帶公式，清晰明了，簡(jiǎn)單易懂；
2、內(nèi)容全面，含各種混凝土及損傷因子的計(jì)算方法；
3、修改簡(jiǎn)單，適用于各級(jí)混凝土，可操作性強(qiáng)。
需要的話可付費(fèi)購(gòu)買(mǎi)，下載Excel即可。
視頻地址如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14528
1、4種混凝土本構(gòu)計(jì)算方法及對(duì)比；
2、3種損傷因子計(jì)算方法及對(duì)比；
3、真實(shí)應(yīng)力、應(yīng)變與名義應(yīng)力、名義應(yīng)變之間的轉(zhuǎn)換；
4、本構(gòu)及損傷因子的選取與截?cái)唷?注意，視頻和帖子價(jià)格不同。
如有不懂問(wèn)題，加我微信YClarie問(wèn)我即可。
若你不想購(gòu)買(mǎi)，讓你少走彎路：給你提供學(xué)習(xí)的資料如下：
計(jì)算不難，編制Excel表格也不難！可自己嘗試
展開(kāi) abaqus混凝土塑性損傷（CDP）細(xì)觀模型
abaqus混凝土塑性損傷細(xì)觀模型-基于隨機(jī)骨料建模
星辰技文|再聊混凝土塑性損傷CDP模型的幾個(gè)問(wèn)題
作者：星辰北極星 原文：《再聊CDP模型的幾個(gè)問(wèn)題》
在以往的課程和技文中都曾描述過(guò)混凝土塑性損傷（CDP）模型，但由于描述不夠完整、清晰，還是給讀者和學(xué)員留下不少的疑問(wèn)，在這里表示歉意。我們先看看經(jīng)常會(huì)被問(wèn)到的幾個(gè)問(wèn)題：
1）單調(diào)荷載下，損傷定義是否有影響？
2）輸出的單元應(yīng)力應(yīng)變曲線為什么和輸入的不一樣？
3）單元應(yīng)力為什么比屈服強(qiáng)度還高？
4）單元應(yīng)力超過(guò)定義的最大屈服應(yīng)力后的發(fā)展趨勢(shì)是怎樣的？為什么會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力增大情況？
5）混凝土輸入的是真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線還是名義應(yīng)力應(yīng)變曲線？
為了解決上面的這些問(wèn)題，這里準(zhǔn)備了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的模型，一個(gè)平面的四邊形單元，A點(diǎn)進(jìn)行完全固定，B點(diǎn)約束Y方向位移，CD點(diǎn)施加-Y方向位移載荷，對(duì)單元形成單軸壓縮分析；右側(cè)的模型是對(duì)單元四個(gè)面額外施加P的圍壓。
后面幾幅圖是基于上面兩個(gè)模型，輸入不同參數(shù)條件獲得的，現(xiàn)在我們就來(lái)看圖說(shuō)話。
【圖一】單軸壓縮模型（左側(cè)）、材料模型CDP定義塑性、但沒(méi)有定義損傷參數(shù)。
結(jié)論：
當(dāng)模型選擇平面應(yīng)力單元時(shí)，得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與輸入的材料但是一致；
當(dāng)模型選擇平面應(yīng)變單元時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線各處均大于輸入的材料性質(zhì)，這是由于平面應(yīng)變單元存在平面外法向約束，因此并不是純粹的單軸壓縮模型；
輸入帶來(lái)定義的末尾應(yīng)變?yōu)?.37，后續(xù)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是水平延伸的，單軸條件下，不存在增大情況。
【圖二】單軸壓縮模型（左側(cè)）、選擇平面應(yīng)變單元，對(duì)比CDP模型中損傷的影響。
展開(kāi) ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
這是我自己計(jì)算的2010規(guī)范中ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
首先用自己的數(shù)據(jù)計(jì)算2010規(guī)范中規(guī)定的混凝土本構(gòu)關(guān)系
然后借助文件夾中02版規(guī)范的方法，計(jì)算損傷因子。
以后還會(huì)有詳細(xì)計(jì)算方法，此數(shù)據(jù)僅供參考。
2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)-彈模34400MPa-帶損傷因子-自己數(shù)據(jù)計(jì)算得出.rar
混凝土塑性損傷（CDP）數(shù)據(jù)分享
混凝土本構(gòu).xlsx
ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對(duì)本構(gòu)關(guān)系影響 附c40~c45混凝土損傷因子ABAQUS輸入
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調(diào)加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環(huán)、動(dòng)態(tài)荷載下的混凝土反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動(dòng)荷載作用下，混凝土在受力過(guò)程中拉伸和壓縮都會(huì)產(chǎn)生損傷造成的裂縫開(kāi)展，從而導(dǎo)致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因?yàn)槔扉_(kāi)裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來(lái)描述這種剛度退化，詳見(jiàn)圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時(shí)表示沒(méi)有損傷，dc或dt=1時(shí)表示材料失去強(qiáng)度。
那么混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型中的損傷因子到底對(duì)混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來(lái)做個(gè)測(cè)試看一下。
依然采用C110級(jí)混凝土的本構(gòu)關(guān)系，混凝土的屈服應(yīng)力和非彈性應(yīng)變表格如下。子選項(xiàng)中損傷參數(shù)和非彈性應(yīng)變關(guān)系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認(rèn)是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復(fù)因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復(fù)原因子wc，默認(rèn)是不填的。
因?yàn)?em>CDP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時(shí)裂縫會(huì)閉合，剛度會(huì)恢復(fù)；從壓縮到拉伸時(shí)裂縫仍然存在，剛度不會(huì)恢復(fù)。因此在ABAQUS中不填的話默認(rèn)wt(拉伸剛度恢復(fù)因子)=0，wc(壓縮剛性恢復(fù)因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復(fù)因子在混凝土載荷循環(huán)中對(duì)混凝土本構(gòu)模型的影響。
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