倒塌模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
倒塌模擬的視頻教程
基于Ls-dyan框架結構毫秒延期爆破拆除定向/逐段/原地倒塌模擬——以7層框架結構倒塌為例
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LS-DYNA框架結構建筑物毫秒延期定向爆破拆除/爆破倒塌模擬
采用LS-DYNA軟件講解了框架結構建筑物毫秒延期定向爆破拆除/爆破倒塌模擬，ANSYS19.0經典界面劃分網格，其余前處理操作及所有關鍵字均在ls-prepost進行設置，較適合對關鍵字格式和參數不熟悉的朋友學習。
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倒塌模擬的實例教程
兩個簡單的例子，主要模擬地震作用下砌體結構的倒塌或者開裂。說是地震作用，其實是靜力作用，因為地震激勵本身不是這兩個案例研究的對象 和焦點，兩個案例均屬于概念性計算，不必深究具體參數（如幾何尺度、材料參數等）的精確性，但也不會差得太遠。兩個案例均屬于試算性質，目的在于探討一種方法模式的可行性，計算結果大體規律還不算差，因此與大家分享（也鑒于個別論壇網友私下多有疑問，因此算是一并做一個解答參考）
思路說明 ：
1、兩個計算模型（附件壓縮包），一個作墻體開裂分析，一個做墻體坍塌計算（采用隱式方法）
2、墻體開裂模型，鑒于目前并無完整的關于砌體本構模型的數據（也可能是我沒有找到，如有朋友擁有，愿不吝賜享），因此采用了類似的混凝體開裂本構模型，但具體材料參數，如開裂強度、抗壓強度、彈性模量，大致參考相關砌體規范資料.
3、墻體坍塌模型，采用了adina雙線形彈塑性模型（具有斷裂特征），斷裂點根據規范參數計算。
4、若干個關于復雜非線性計算收斂的控制參數，模型中一并設置完好，供參考，為防止信息丟失，模型為idb格式，8.4.2版本，共4個壓縮包。
最后說明：這兩個案例僅為大家提供思路之用，如果從學術角度或者技術角度審視，歡迎私下交流。
磚墻崩塌
磚墻裂縫.
磚墻倒塌模擬動畫
磚墻裂縫發展動畫
計算模型
計算模型.part01.rar
計算模型.part02.rar
計算模型.part03.rar
計算模型.part04.rar
展開 abaqus模擬磚堆倒塌
如此一來，圖2的模擬結果肯定不能很好的滿足橋梁事故調查的需要，所以我們還需要設法模擬倒塌碎片的運動，有效提高橋梁倒塌過程模擬的真實感。
6、7年前，我們提出可以利用基于GPU計算和物理引擎的離散體模擬方法來模擬碎片運動，從而提升橋梁倒塌過程的真實感。具體實現手段是當橋梁構件破壞失效后，將破壞失效的構件有限單元轉化成非連續碎塊模型（圖3）。然后利用基于GPU計算和物理引擎的離散體模擬方法來模擬碎片的運動過程。
(a) 倒塌碎片的理論原理
(b) 無倒塌碎片模擬效果
(c) 包括倒塌碎片模擬效果
圖3 橋梁倒塌過程中殺死單元轉化成碎塊模型
在碎片的運動過程中，需要深入考慮碎片和原結構、其他碎片，以及地面之間相互接觸行為的模擬方法。并通過碎片的聚類算法進一步提高模擬效率。從而實現結構-碎片運動過程的高效、真實感模擬。
利用上述技術，我們對東江大橋的倒塌過程進行了可視化（圖4），相比于有限元軟件模擬結果（圖2），真實感得到了大幅提升。
(a) GIF動畫
圖4 包括倒塌碎片特效的模擬結果
此外，橋梁倒塌過程的高真實感展示還可以進一步結合虛擬現實（VR）（圖5），實現倒塌模擬場景內部的實時漫游，對倒塌全過程進行多角度觀察。
圖5 虛擬現實（VR）視圖
相關成果可參閱：
[J1] Xu Z (許鎮), Lu XZ, Guan H, Lu X. Progressive-collapse simulation and critical region identification of a stone arch bridge.
展開 圖6 冷卻塔與龍卷風不同相對距離的凈平均壓力系數分布曲線
龍卷風致倒塌
由于結構倒塌涉及到材料的非線性和結構的非連續破損失效，在物理風洞試驗中難以模擬，因此本文對冷卻塔在龍卷風作用下的倒塌過程進行了數值仿真模擬。首先通過對比冷卻塔在地震作用和其他意外荷載作用下的物理模型試驗和數值模擬結果，驗證了所采用有限元模型的精度和可靠性。
圖7 冷卻塔三維有限元分層殼和鋼筋網精細化模型
龍卷風加載與倒塌過程模擬
龍卷風加載過程如下：
圖8 冷卻塔加載龍卷風氣流條件測壓試驗
倒塌過程動畫演示如下：
圖9 冷卻塔三維有限元倒塌數值仿真模擬
龍卷風致冷卻塔倒塌與切向氣流作用的迎風區域周向裂縫出現和發展密切相關。此外，龍卷風的旋渦效應導致塔殼出現斜裂縫，導致整個塔殼的結構破壞。當冷卻塔位于龍卷風渦核半徑位置時，更容易坍塌（如圖10）。
圖10 不同旋流比下的臨界倒塌切向風速
破壞過程中裂縫的產生和發展會導致結構整體剛度的退化。圖11顯示了初始冷卻塔和開裂過程冷卻塔前十階固有頻率的對比。
展開 1、建模方法
2、接觸分析
3、收斂性講解
4、后處理分析
可加QQ詳聊：1269282050
倒塌模擬的最新內容
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PS：很多同學一直催著的梁殼（積分梁+分層殼）單元倒塌課程即將推出，敬請關注哈，學會了之前的鋼筋混凝土實體單元+這次的梁殼組合單元（計算速度比實體快很多很多），就更加完美了哈
《基于LS-DYNA積分梁&Mat172分層殼單元無支撐鋼框架地震作用下倒塌模擬
圖 1 倒塌工況布局
圖 2 冷卻塔支架刪除
圖 3 冷卻塔倒塌過程云圖
注：付費部分為k文件。
穩定性分析和倒塌數值模擬得到的臨界切向風速的差異是由于倒塌模擬考慮了材料非線性和裂紋的出現，而穩定性分析僅針對線彈性結構進行。因此，基于倒塌數值模擬的結構失效分析相比較于分叉屈曲分析或BSS方法更合理。
圖13 冷卻塔結構破壞臨界風速比較
根據倒塌過程的模擬結果，在迎風區域，初始裂縫的出現直接觸發了冷卻塔的倒塌。
1. 工況介紹
圖 1 三層建筑物
圖 2 五層建筑物
圖 3 七層建筑物
2. 地震載荷
圖 4 x方向節點加速度
圖 5 y方向節點加速度
圖 6 z方向節點加速度
3. 仿真結果
因此，利用數值模擬對建筑物倒塌效果進行仿真分析，對于爆破方案的優化具有重要的指導意義。以某17層框架剪力墻結構拆除爆破工程實例，利用Ansys/LS-DYNA有限元分析軟件，采用整體式模型，對不同切口方式和延期時差的框架剪力墻結構倒塌過程進行數值模擬。對框剪結構分別采用三角形和梯形切口，以及切口處中間排立柱同時起爆和延期起爆，共選取4種組合方案進行結構倒塌的對比分析。
根據我國現行抗震規范、高層規范，進行高層建筑結構的動力彈塑性分析乃至倒塌過程模擬來評價結構抗震安全性已成為超限建筑結構設計的重要手段與依據。
圖5.7 PGC辦公樓原貌
圖5.8 PGC辦公樓倒塌后的破壞形態
圖5.9 實際結構倒塌過程
圖5.10 模擬結構倒塌過程
六、 結論
1. PA-TRANS程序能夠按按工程分析需求實現復雜建筑結構的有限元參數化建模，使得工程師較為方便地使用ABAQUS軟件進行復雜建筑結構的動力彈塑性分析乃至倒塌過程模擬。
2.
因此，利用數值模擬對建筑物倒塌效果進行仿真分析，對于爆破方案的優化具有重要的指導意義。以某17層框架剪力墻結構拆除爆破工程實例，利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件，采用整體式模型，
對不同切口方式和延期時差的框架剪力墻結構倒塌過程進行數值模擬。對框剪結構分別采用三角形和梯形切口，以及切口處中間排立柱同時起爆和延期起爆，共選取4種組合方案進行結構倒塌的對比分析。
1、填充墻的建模方法
2、填充墻和砂漿的材性設置
3、收斂性調試
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2、接觸分析
3、收斂性講解
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