鋼筋混凝土抗爆分析的案例
LS-DYNA | 鋼筋混凝土的抗爆性能的數值分析
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LS-DYNA | 鋼筋混凝土抗爆
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LS-DYNA | 鋼筋混凝土抗爆的數值模擬
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Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬
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鋼筋混凝土網格處理見博主課程：基于HyperMesh工具的鋼筋混凝土網格處理方法
Dyna求解的工程爆破模擬—鋼筋混凝土結構抗爆
該插件基于HyperMesh前處理工具開發，可簡化Ls-Dyna爆炸求解工作的復雜流程，用來快速完成工程爆破及結構抗爆的相關操作。
本例針對一剪力墻-寬連梁結構進行抗爆模擬設置，來演示TCE工具在單點起爆問題上的使用，視頻教程參見我的技術鄰免費公開課<Dyna求解的工程爆破模擬教程>。
1. 啟動插件
（1）點擊腳本打開按鈕；
（2）在彈出來的文件選擇框中選擇插件；
（3）單擊打開按鈕。
2.設置單位制度
（1）單擊插件GlobalSetting模塊下的Unit按鈕，在彈出的單位制界面中可以勾選kg-mm-s標簽，可以根據自己需求選擇其他的標簽；
（2）單擊Apply添加設定。
3.設置工作路徑
設置工作路徑，是為給出模型設置后的k文件導出位置。
（1）單擊插件GlobalSetting模塊下的MATPath按鈕，單擊Select按鈕；
（2）在文件夾瀏覽器中選擇中意的；
（3）單擊確定按鈕。
4.導入模型
模型應該是空氣與炸藥還未進行建立的被爆破的有限元模型，這個模型可以是已經進行完成相關材料及屬性賦值的模型，也可以只是一個單元組成的模型。
（1）單擊Import按鈕，在文件選擇對話框里選擇模型文件；
（2）單擊打開按鈕，模型導入結束，單擊Back按鈕返回插件界面。
5.創建初始k文件
（1）單擊插件GlobalSetting模塊下的Assemble按鈕，勾選需要創建的文件；
（2）單擊MAIN按鈕生成k文件；
（3）單擊Back按鈕，返回插件工作界面。
展開 基于*LOAD_BLAST工程算法的鋼筋混凝土結構抗爆計算 ￥45
<p> 采用*LOAD_BLAST工程爆炸算法，對鋼筋混凝土板進行抗爆計算，如圖 1所示。球形TNT炸藥50g，炸高30cm，混凝土板尺寸為10×10×0.4cm。采用1/4對稱計算模型，混凝土板四周采用固支約束。鋼筋混凝土采用不共節點分離式建模方法建立。鋼筋材質為Q235鋼，截面為圓形，截面外徑為0.05cm。采用g-cm-us單位制建模。鋼筋變形情況和混凝土變形情況如圖2、3所示。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202005/c09dbb9b8f8d4eaba8e0646be8380f51.png" title="圖片1.png" alt="圖片1.png" style="max-width: 760px; width: 591px; height: 364px;" width="591" height="364" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202005/c09dbb9b8f8d4eaba8e0646be8380f51.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202005/c09dbb9b8f8d4eaba8e0646be8380f51.png?
展開 Ls-Dyna對預應力鋼筋混凝土結構的抗爆模擬
Ls-Dyna求解器功能強大，是世界上最著名的顯示動力分析程序，尤其適合求解各種二維、三維非線性結構的碰撞、侵蝕和爆炸沖擊等非線性問題。案例中承受爆炸荷載構件為剪力墻-預應力寬連梁鋼筋混凝土構件，構件有限元模型應用HyperMesh工具處理，鋼筋與混凝土單元共節點，模型概況，如圖1。本案例采用kg-mm-s單位制。
模擬預應力鋼筋混凝土結構的爆炸沖擊響應，需要分兩步處理：第一步，對構件施加預應力，模擬構件的穩態應力分布；第二步，進行預應力分布穩定時的構件抗爆模擬。其中，第二步針對預應力鋼筋混凝土構件進行的爆炸相關設置，見前貼<Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬>，本文章主要介紹預應力，即預緊力的施加，及重啟動的相關設置。空氣及炸藥網格可用TCE工具處理（TCE使用方法見我的技術鄰免費課程<Dyna求解的工程爆破模擬教程>）。
Part1預緊力的施加-預應力鋼筋混凝土構件建立：
第一步，新建MAIN.k、ALE.K、BlastPoint.k、Boundary.k、EntitySet.k、Mode.k（搭建的模型文件導出Mode.k中）。復制材料卡片（提前寫好，或聯系博主索要）及計算控制卡片（聯系博主索要）到計算文件夾中，形成文件內容如圖2。文件解析見前貼<Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬>。
第二步，將MAIN.k文件導入HyperMesh中（模型搭建如若不會，可以向博主索要學習資料），操作步驟見圖3。
第三步，為模型分配材料及屬性。
本例中構件模型及單元屬性按表1采用，混凝土單元材料模型添加材料侵蝕關鍵字*MAT_ADD_EROSION，材料與屬性需要依照圖4操作圖示，依次完成賦值。
第四步，生成預應力鋼筋截面上幾何點，操作步驟見圖5。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開 鋼筋混凝土特點及其原理 附鋼筋混凝土原理過鎮海文檔下載
鋼筋混凝土是當下最流行的建筑結構，無論是我們的房屋現澆鋼筋混凝土，還是大型建筑物，接下來我們就通過下面的內容，來看看鋼筋混凝土的相關內容介紹。
鋼筋
混凝土怎么樣
鋼筋混凝土中的受力筋含量通常很少，從占構件截面面積的1%（多見于梁板）至6%（多見于柱）不等。鋼筋的截面為圓型。在美國從0.25至1英尺，每級1/8英尺遞增；在歐洲從8至30毫米，每級2毫米遞增；在中國大陸從3至40毫米，共分為19等。
在美國，根據鋼筋中含碳量，分成40鋼與60鋼兩種。后者含碳量更高，且強度和剛度較高，但難于彎曲。在腐蝕環境中，電鍍、外涂環氧樹脂、和不銹鋼材質的鋼筋亦有使用。
鋼筋
混凝土特點
混凝土是水泥（通常硅酸鹽水泥）與骨料的混合物。當加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。通常混凝土結構擁有較強的抗壓強度（大約3，000磅/平方英寸，35MPa）。
但是混凝土的抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。
鋼筋
混凝土原理
鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹系數，不會由環境不同產生過大的應力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結力，有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機械咬合，當此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時，通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。
展開 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范
交通部已發文，《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362-2018）作為公路工程行業標準，自2018年11月1日起施行。 文檔:公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范 JTG3362-2018
ABAQUS中定義混凝土的塑性損傷本構、鋼筋和混凝土之間的粘接滑移，模擬拉拔鋼筋時受拉短柱的應力分布 ￥50
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鋼筋混凝土跌落分析 ￥10
鋼筋混凝土跌落分析
案例54-鋼筋混凝土接縫分析
這個示例問題演示了如何使用梯度增強耦合損傷塑性微平面模型來模擬鋼筋混凝土梁-柱接縫。
重點介紹了以下特性和功能：
• 耦合損傷塑性微平面模型。
• 通過隱式梯度法穩定解。
• 耦合孔隙壓力熱機械（CPT）固體單元技術。
• 離散增強單元技術
介紹
鋼筋混凝土（RC）梁-柱連接對框架RC結構的整體性能至關重要。在地震載荷下，接縫區域的加固不足是導致脆性破壞的主要原因。為了理解和檢驗混凝土和鋼筋對接縫性能的影響，接縫破壞模擬是必要的。
建模損傷和軟化通常會導致數值不穩定性、收斂失敗和病理網格敏感性。這里給出的模擬通過使用非局部隱式梯度正則化的材料來解決這些問題。
問題描述
下圖顯示了鋼筋混凝土外梁-柱接縫的幾何細節和鋼筋布置：
Chalioris等人給出了實驗數據。
建模
三維模型由混凝土和加固單元類型組成：
• 混凝土使用耦合孔隙壓力熱-機械固體單元CPT215。通過關鍵選項（KEYOPT，ITYPE，18，2）激活與隱式梯度正則化相關的每個節點的兩個額外自由度。
• 通過離散增強單元REINF264（通過EREINF生成）模擬增強。
實心單元和加固單元在節點處連接，因此不考慮混凝土和鋼之間的特殊粘結相互作用。使用對稱性，僅對接縫的一半進行建模：
材料和接觸屬性
通過耦合損傷塑性微平面模型對混凝土進行建模：
參數輸入如下：
使用具有線性硬化的von Mises塑性（BISO材料模型）和以下參數對鋼筋進行建模：
邊界條件和加載
為了模擬所需的撓曲模式，必須使用與實驗中觀察到的旋轉類似的支撐。
展開 基于ABAQUS的鋼筋混凝土梁的剛度分析
01.avi
鋼筋混凝土結構是目前土木工程中應用最為廣泛的結構形式。鋼筋混凝土是由兩種性質不同的材料——— 混凝土與鋼筋組合而成, 其性質復雜, 材料非線性與幾何非線性常同時存在, 用傳統的解析方法來分析與描述則非常困難。然而, 近幾十年來隨著電子計算機技術的飛速發展與非線性有限元理論的日臻完善, 有限元作為一個強有力的數值分析工具, 在鋼筋混凝土非線性分析中顯示出越來越強大的實用性、可行性與方便性。
ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析。
本文采用ABAQUS簡單搭建鋼筋混凝土結構有限元模型，解決工程實際問題。本文對某鋼筋混凝土模型進行模擬，采用實體單元（混凝土）與Beam單元（鋼筋）相結合的方式進行模擬。首先導入模型，劃分實體網格和一維梁單元。建立材料和截面，分為實體和一維梁單元。然后將材料賦予個模型，進行網格劃分。然后加載，簡支梁模型，約束兩端下部，在上部施加均勻壓力。最后求解計算。
由結果處理可知，鋼筋混凝土梁的最大位移為2.55cm，可以達到模擬效果。ABQUS可以有效模擬鋼筋混凝土模型，對工程實際有很大的參考指導意義。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。
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