破壞形態(tài)
關(guān)注創(chuàng)建者：一葉孤舟 創(chuàng)建時(shí)間：2022-01-02
破壞形態(tài)的視頻教程
ABAQUS Engineering Structures 論文復(fù)現(xiàn)（保姆級(jí)教程）—聚合物-CFRP筋加固RC梁受彎的多種破壞形態(tài)
同學(xué)往往對(duì)試件的多種破壞形態(tài)（筋斷裂/混凝土壓潰、脫粘）難以調(diào)試，且荷載-撓度曲線(xiàn)和試驗(yàn)吻合調(diào)試起來(lái)又摸不著頭腦，本教程的模擬結(jié)果表明： 1、 模擬的破壞形態(tài)和試驗(yàn)結(jié)果一致，表明出三種不同的失效形態(tài)。 2、 有限元計(jì)算的荷載-撓度曲線(xiàn)與試驗(yàn)結(jié)果一致。 注意：購(gòu)買(mǎi)后可向作者聯(lián)系獲得相關(guān)附件。
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ANSYS/ls-dyna動(dòng)態(tài)壓縮劈裂（SHPB）破壞形態(tài)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)及三維節(jié)理創(chuàng)建講解
1.對(duì)SHPB動(dòng)態(tài)壓縮劈裂破壞形態(tài)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分享，介紹如何快速調(diào)試試件破壞效果。 2.對(duì)動(dòng)態(tài)沖擊壓縮、動(dòng)態(tài)劈裂模型進(jìn)行調(diào)試，并講解不同接觸類(lèi)型對(duì)破壞效果及曲線(xiàn)的影響，對(duì)空節(jié)理、充填節(jié)理試件的接觸類(lèi)型進(jìn)行調(diào)試，解決試件本身網(wǎng)格穿透的問(wèn)題。 3.介紹各種三維節(jié)理的創(chuàng)建方式，節(jié)理創(chuàng)建方法可適用于大尺度模型中層理、裂隙的模擬中。
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Hypermesh聯(lián)合LS-DYNA模擬超高速?gòu)楏w對(duì)圓柱狀巖石侵徹動(dòng)態(tài)破壞形態(tài)
本案例采用顯示動(dòng)力分析有限元分析軟件 LS-DYNA，選取合適的網(wǎng)格尺寸和模型參數(shù)，建立彈體和花崗巖靶體的計(jì)算模型，采用 Lagrange 算法、花崗巖采用HJC模型，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試參數(shù)，獲得比較接近實(shí)驗(yàn)的一組參數(shù)用于模擬，模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照如下
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破壞形態(tài)的實(shí)例教程
事實(shí)上，SHPB數(shù)值模擬建模較為容易，但在進(jìn)行仿真時(shí)，往往受限于損傷本構(gòu)模型而無(wú)法直接模擬出巖石試件的破壞形態(tài)。這就需要引入單元侵蝕準(zhǔn)則，關(guān)于這一關(guān)鍵字可以在我以往帖子中或關(guān)鍵字手冊(cè)中詳細(xì)了解。我們可以根據(jù)試樣在沖擊時(shí)的受力模式，針對(duì)性的添加單元侵蝕準(zhǔn)則，從而可以模擬出真實(shí)的巖樣破碎形態(tài)。動(dòng)態(tài)壓縮和劈裂的模擬結(jié)果展示如下：
（1）動(dòng)態(tài)壓縮
（2）動(dòng)態(tài)劈裂
另外，SHPB模擬也應(yīng)注重入射波的整形問(wèn)題，盡量避免矩形波的出現(xiàn)，我們可以通過(guò)建立紡錘形彈體或變截面入射桿來(lái)將入射波整形為標(biāo)準(zhǔn)的半正弦波。事實(shí)上，目前更流行的是直接對(duì)入射桿端面加載自己試驗(yàn)打出來(lái)的波形，這樣反而更能真實(shí)地模擬出自己試驗(yàn)時(shí)的三波波形。
展開(kāi) 關(guān)于超筋破壞的討論, 參看以下鏈接:
受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算---最大配筋率和最小配筋率
受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 (1)
單筋矩形截面正截面受彎配筋計(jì)算[P69例3-1](2)
鋼筋混凝土梁的剪切破壞
受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 (2)
(2) 適筋破壞。當(dāng)縱向鋼筋配筋率適當(dāng)時(shí)，縱向受拉鋼筋首先屈服，而后受壓區(qū)混凝土被壓壞，其破壞形態(tài)類(lèi)似于普通梁的適筋破壞。
(3) 少筋破壞。當(dāng)縱向鋼筋配筋率較少時(shí)，短梁受拉區(qū)出現(xiàn)彎曲裂縫，縱向受拉鋼筋即屈服，但受壓混凝土未被壓碎，短梁由于撓度過(guò)大或裂縫過(guò)寬而失效。
5.2 剪切破壞
根據(jù)斜裂縫發(fā)展的特征，鋼筋混凝土短梁會(huì)發(fā)生斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞的剪切破壞形態(tài)。集中荷載作用鋼筋混凝土短梁的試驗(yàn)與分析表明，剪跨比小于1時(shí)，一般發(fā)生斜壓破壞；剪跨比為1~2.5時(shí)，一般發(fā)生剪壓破壞；剪跨比大于2.5時(shí)，一般發(fā)生斜拉破壞。短梁的局部受壓破壞和錨固破壞情況與深梁相似。短梁的破壞特征基本上介于深梁和普通梁之間。
展開(kāi) 本案例采用顯示動(dòng)力分析有限元分析軟件 LS-DYNA，選取合適的網(wǎng)格尺寸和模型參數(shù)，建立彈體和花崗巖靶體的計(jì)算模型，采用 Lagrange 算法、花崗巖采用HJC模型，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試參數(shù)，獲得比較接近實(shí)驗(yàn)的一組參數(shù)用于模擬，模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照如下
本案例適用于研究爆炸、沖擊、侵徹動(dòng)力學(xué)的朋友，下面附上該模擬的K文件，大家有疑問(wèn)可以在私信我，歡迎交流！
1.在豎向荷載作用下，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件截面上會(huì)同時(shí)產(chǎn)生剪力和彎矩，會(huì)發(fā)生沿受彎構(gòu)件斜裂縫的斜截面受剪破壞或斜截面受彎破壞。保證受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的同時(shí)，還要保證其斜截面承載力，它包括受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力和斜截面抗彎承載力。
2. 鋼筋混凝土梁設(shè)置的箍筋和彎起鋼筋及斜鋼筋都起抗剪作用，統(tǒng)稱(chēng)為梁的腹筋。僅設(shè)置縱向受力鋼筋而不設(shè)腹筋的梁稱(chēng)為無(wú)腹筋梁。
3. 在梁的剪彎段中，當(dāng)主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)梁體斜向裂縫。斜裂縫出現(xiàn)后梁截面發(fā)生應(yīng)力重分布.
4. 梁的剪跨比 m=M/Vh0. 式中M 和V分別為梁剪彎區(qū)段中某個(gè)豎直截面的彎矩和剪力，h0為截面有效高度。剪跨比m反映了截面上正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ的相對(duì)比值，在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對(duì)比值。對(duì)無(wú)腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)有決定性影響。
鋼筋混凝土受彎構(gòu)件剪跨與深度比
不同規(guī)范剪跨比m取值范圍的比較
5. 無(wú)腹筋簡(jiǎn)支梁斜截面的破壞形態(tài): 斜拉破壞(m>3), 剪壓破壞(1≤m≤3), 斜壓破壞(m<1). 鋼筋混凝土梁的三種斜截面受剪破壞形態(tài)的抗剪承載力是不同的：斜壓破壞時(shí)最大，其次為剪壓破壞，斜拉破壞最小。在達(dá)到峰值荷載時(shí)，梁的跨中撓度都不大，破壞時(shí)抗剪承載力都會(huì)迅速下降，均屬結(jié)構(gòu)受力脆性破壞類(lèi)型。
6. 配置箍筋是提高鋼筋混凝土梁抗剪承載力的有效措施。彎起鋼筋或斜筋，與臨界斜裂縫相交后發(fā)揮其抗剪作用，可以提高梁的抗剪承載力。彎起鋼筋或斜筋不宜單獨(dú)使用，必須與箍筋聯(lián)合使用。v設(shè)置腹筋的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁斜截面剪切破壞形態(tài)仍為斜拉破壞、斜壓破壞和剪壓破壞。
7. 影響受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力的主要因素: 剪跨比m; 混凝土抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu, 縱向受拉鋼筋配筋率; 配箍率和箍筋強(qiáng)度.
8.
展開(kāi) 本章主要內(nèi)容包括: (1) 局部承壓的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理; (2) 混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù); (3) 局部承壓區(qū)的計(jì)算. 這個(gè)筆記follow著課程進(jìn)度[4/26/2021至5/2/2021 Week 8], 簡(jiǎn)要總結(jié)本章的知識(shí)點(diǎn).
a)全截面受壓；b)局部承壓
2 局部承壓的特點(diǎn)
下圖所示的全截面受壓和局部承壓的試驗(yàn)對(duì)比. 在全截面受壓構(gòu)件破壞試驗(yàn)中, 棱柱體混凝土試件尺寸為150×150×450mm, 實(shí)測(cè)的混凝土抗壓強(qiáng)度為16MPa。在局部承壓試件破壞試驗(yàn)中, 混凝土試件尺寸為450×450×450mm，承壓面積為150×150mm，實(shí)測(cè)的混凝土局部抗壓強(qiáng)度為60MPa。由這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果可以看出,局部承壓下的抗壓強(qiáng)度要比全截面受壓的抗壓強(qiáng)度高.
局部承壓試件破壞圖(尺寸單位:mm)
因此, 與全面積受壓相比，混凝土構(gòu)件局部承壓有以下特點(diǎn)：(1) 構(gòu)件表面受壓面積小于構(gòu)件截面積；(2) 局部承壓面積部分的混凝土抗壓強(qiáng)度，比全面積受壓時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度高；(3) 在局部承壓區(qū)的中部有橫向拉應(yīng)力sx，這種橫向拉應(yīng)力可使混凝土產(chǎn)生裂縫。
3 局部承壓的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理
混凝土局部承壓的破壞形態(tài)主要與Al/Ab(Al為局部承壓面積, Ab為試件截面面積) 以及Al在表面上的位置有關(guān). 破壞形態(tài)有三種: 先開(kāi)裂后破壞, 一開(kāi)裂即破壞和局部混凝土下陷.
混凝土局部承壓工作機(jī)理的兩種理論解釋?zhuān)?1) 套箍理論: 把局部承壓區(qū)的混凝土看作是承受側(cè)壓力作用的混凝土芯塊; (2) 剪切理論: 在局部荷載作用下，局部承壓區(qū)混凝土的受力類(lèi)似一個(gè)帶多根拉桿的拱。
4 混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù)
混凝土局部承壓提高系數(shù) β:
局部承壓區(qū)內(nèi)配置間接鋼筋可采用方格鋼筋網(wǎng)或螺旋式鋼筋兩種形式.
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破壞形態(tài)的最新內(nèi)容
如果經(jīng)過(guò)多次升溫，可能會(huì)破壞原始結(jié)晶形態(tài)（如高溫下結(jié)晶重排），導(dǎo)致測(cè)得的熔點(diǎn)或結(jié)晶度偏離實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
因此，一次升溫是還原材料“真面目”的最佳選擇。
為什么必須用二次升溫？
本案例建立隨機(jī)圓形粗骨料及實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)，對(duì)二維細(xì)觀混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomAggregate V3.2插件建立圓形粗骨料、實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細(xì)觀模型。
破壞包絡(luò)面的形態(tài)在原來(lái)的Tsai-Wu準(zhǔn)則中，其實(shí)是不確定的，認(rèn)為破壞包絡(luò)面封閉，那是從有限強(qiáng)度的假設(shè)得出的一個(gè)一廂情愿的觀念，缺乏充分的數(shù)學(xué)依據(jù)。所謂有限強(qiáng)度的假設(shè)，其本身，既不必要也不充分，事實(shí)上，各向同性材料，作為橫觀各向同性材料的一個(gè)特例，其在靜水壓力下的強(qiáng)度通常都認(rèn)為是無(wú)限的。破壞包絡(luò)面的形態(tài)在原來(lái)的Tsai-Wu準(zhǔn)則中的不確定性，可以從如下的簡(jiǎn)單例子充分展示。
在狀態(tài)D與狀態(tài)E之間的受力階段，之前形成的兩條剪切帶已經(jīng)損傷演化完全，在兩條剪切主裂縫之間形成多條豎向裂縫，將兩條剪切裂縫相連，并將試件分割成多個(gè)楔形塊，整個(gè)試件的破壞形態(tài)已初步成型。此后試件的變形逐漸轉(zhuǎn)化成各混凝土楔形塊之間的滑移。
圖7 輕骨料混凝土細(xì)觀模型單軸受壓下的裂縫擴(kuò)展
3 參考文獻(xiàn)
[1] Kaplan, M. F. 1961.
3.1 破壞形態(tài)
梁柱節(jié)點(diǎn)有限元模型中，混凝土、鋼筋骨架以及預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力云圖見(jiàn)圖4、7、8。由圖可知，傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)中混凝土的最大應(yīng)力值為32MPa，鋼筋的最大應(yīng)力值為632MPa；強(qiáng)化節(jié)點(diǎn)中混凝土的最大應(yīng)力值為33.2MPa，鋼筋的最大應(yīng)力值為500MPa。
進(jìn)行爆炸沖擊鋼板試驗(yàn)，分別采用傳統(tǒng)的任意拉格朗日歐拉算法和SPH算法分析在爆炸沖擊下鋼板的動(dòng)能、內(nèi)能和破壞形態(tài)，并驗(yàn)證SPH算法的可行性；采用SPH算法對(duì)榴彈在車(chē)輛底部爆炸進(jìn)行數(shù)值仿真，分析榴彈形成自然破片的過(guò)程、破片速度分布以及車(chē)輛底部防護(hù)結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)。
大偏壓破壞的破壞特征是受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，然后受壓鋼筋也能達(dá)到屈服，最后由于受壓區(qū)混凝土壓碎而導(dǎo)致構(gòu)件破壞，這種破壞形態(tài)在破壞前有明顯的預(yù)兆，屬于塑性破壞，所以這種破壞也稱(chēng)受拉破壞。
小偏心受壓破壞是由受壓區(qū)混凝土的壓碎所引起的。破壞時(shí)，壓應(yīng)力較大一側(cè)的受壓鋼筋的壓應(yīng)力一般都能達(dá)到屈服強(qiáng)度，而另一側(cè)的鋼筋不論受拉還是受壓，其應(yīng)力一般都達(dá)不到屈服強(qiáng)度。
3.1 破壞形態(tài)
梁柱節(jié)點(diǎn)有限元模型中，混凝土、鋼筋骨架以及預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力云圖見(jiàn)圖4、7、8。由圖可知，傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)中混凝土的最大應(yīng)力值為32MPa，鋼筋的最大應(yīng)力值為632MPa；強(qiáng)化節(jié)點(diǎn)中混凝土的最大應(yīng)力值為33.2MPa，鋼筋的最大應(yīng)力值為500MPa。
從圖中破壞形態(tài)對(duì)比可以看出，試件JW-1短梁出現(xiàn)屈曲而發(fā)生破壞；試件JC-1翼緣被拉斷而發(fā)生破壞；試件JC-2梁翼緣螺栓孔被拉斷而發(fā)生破壞；試件JC-3短梁翼緣被完全拉斷，翼緣過(guò)焊孔焊縫完全撕裂，試件破壞。這些數(shù)值計(jì)算的破壞形態(tài)與試驗(yàn)吻合較好。從圖中荷載-位移曲線(xiàn)和骨架曲線(xiàn)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可以看出，試件數(shù)值計(jì)算的梁端荷載-位移曲線(xiàn)、骨架曲線(xiàn)整體上與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
梁柱節(jié)點(diǎn)是框架結(jié)構(gòu)重要部位，筆者針對(duì)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)在不同破壞形態(tài)下?lián)p傷發(fā)展作詳細(xì)敘述
