砌體結(jié)構(gòu)模擬的案例
砌體結(jié)構(gòu)地震作用倒塌開裂數(shù)值模擬
兩個(gè)簡單的例子，主要模擬地震作用下砌體結(jié)構(gòu)的倒塌或者開裂。說是地震作用，其實(shí)是靜力作用，因?yàn)榈卣鸺?lì)本身不是這兩個(gè)案例研究的對象 和焦點(diǎn)，兩個(gè)案例均屬于概念性計(jì)算，不必深究具體參數(shù)（如幾何尺度、材料參數(shù)等）的精確性，但也不會(huì)差得太遠(yuǎn)。兩個(gè)案例均屬于試算性質(zhì)，目的在于探討一種方法模式的可行性，計(jì)算結(jié)果大體規(guī)律還不算差，因此與大家分享（也鑒于個(gè)別論壇網(wǎng)友私下多有疑問，因此算是一并做一個(gè)解答參考）
思路說明 ：
1、兩個(gè)計(jì)算模型（附件壓縮包），一個(gè)作墻體開裂分析，一個(gè)做墻體坍塌計(jì)算（采用隱式方法）
2、墻體開裂模型，鑒于目前并無完整的關(guān)于砌體本構(gòu)模型的數(shù)據(jù)（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(gòu)模型，但具體材料參數(shù)，如開裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量，大致參考相關(guān)砌體規(guī)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(diǎn)根據(jù)規(guī)范參數(shù)計(jì)算。
4、若干個(gè)關(guān)于復(fù)雜非線性計(jì)算收斂的控制參數(shù)，模型中一并設(shè)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(gè)壓縮包。
最后說明：這兩個(gè)案例僅為大家提供思路之用，如果從學(xué)術(shù)角度或者技術(shù)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(dòng)畫
磚墻裂縫發(fā)展動(dòng)畫
計(jì)算模型
計(jì)算模型.part01.rar
計(jì)算模型.part02.rar
計(jì)算模型.part03.rar
計(jì)算模型.part04.rar
展開 從編程角度闡述有限元最佳入門方法：以Abaqus 和OpenSees 為例
圖3 Opensees 框架模擬
案例2：精細(xì)話模擬
如果我們想要對一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行像abaqus一樣進(jìn)行三維精細(xì)化模擬，如對砌體結(jié)構(gòu)的模擬。這樣的實(shí)體模型，可不是通過寫tcl 代碼就可以完成的。而在SKTO中，通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可以完成從幾何模型的建立到計(jì)算結(jié)構(gòu)的分析。
圖3 Opensees 三維砌體結(jié)構(gòu)模擬
結(jié)語：
所以STKO支撐后的Opensees的使用潛力將被很大程度挖掘，我們將可以輕易使用它的強(qiáng)大的材料庫，單元庫，算法，以及高效的求解過程，所以，作者也希冀助力STKO 搭載IOpensees 能夠擴(kuò)大opensees 在中國的影響的進(jìn)程。
展開 砌體結(jié)構(gòu)，砌體墻
砌體結(jié)構(gòu)，砌體墻
GB50924-2014砌體結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范
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關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)的整體抗震性能分析
地震的破壞性是突發(fā)的，具有毀滅性的，而目前對地震發(fā)生的預(yù)測與預(yù)警工作尚不能有效的避免或減免人員傷亡，而地震對結(jié)構(gòu)破壞是無法避免的。歷次地震災(zāi)害顯示，我國對于混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)，震害資料較少，且未發(fā)生倒塌破壞現(xiàn)象，已有造成大量人員傷亡的震害資料均來源于砌體結(jié)構(gòu)，如唐山大地震、汶川地震與玉樹地震[1]。對于對于在役的砌體結(jié)構(gòu)有必要掌握其抗震性能，分析其抗倒塌能力，結(jié)合已有的砌體震害資料，對已有的砌體結(jié)構(gòu)提出加固措施，對將要建造的砌體結(jié)構(gòu)提出提高抗震性能的措施。因此，研究砌體結(jié)構(gòu)抗震性能的分析方法，找到已有分析方法的缺點(diǎn)或局限性，提出更加合理的分析方法具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
1 砌體結(jié)構(gòu)的震害分析
已有地震災(zāi)害資料顯示[2 - 3]，早期的砌體結(jié)構(gòu)并沒有經(jīng)過抗震設(shè)計(jì)，后期雖然采用了抗震設(shè)計(jì)，但并沒有完全按照規(guī)范實(shí)施，造成砌體結(jié)構(gòu)并不能完全滿足我國的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》與《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4 - 5]的設(shè)防目標(biāo)，既“小震不壞、中震可修、大震不倒”。當(dāng)遭遇地震時(shí)，即使砌體結(jié)構(gòu)能夠滿足規(guī)范要求，因其存在變形能力差的特點(diǎn)，特別是當(dāng)墻體遭遇地震，出現(xiàn)裂縫后，其整體性差的特點(diǎn)愈發(fā)明顯。砌體結(jié)構(gòu)在地震作用下的破話特征多為: 已有的砌體結(jié)構(gòu)災(zāi)后資料顯示造成砌體結(jié)構(gòu)破壞的原因主要是: ( 1) 由于墻體抗剪承載力不足; ( 2) 樓板搭接太短; ( 3) 樓板配筋不足; ( 4) 整體性差，沒有圈梁構(gòu)造柱。
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砌體結(jié)構(gòu)工程關(guān)鍵部位施工做法及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
砌體結(jié)構(gòu)
一、砌體
做法標(biāo)準(zhǔn)：
1、砌筑之前，各種磚材需按相應(yīng)要求提前用水濕潤；
2、彈線控制砌體位置；用皮數(shù)桿控制砌塊層數(shù)；
3、砌體灰縫飽滿，頂部斜磚密實(shí)；
4、底部坎臺用燒結(jié)普通磚或多孔磚砌筑，衛(wèi)生間、廚房等有防水要求的房間底部坎臺需用混凝土澆筑。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
1、 砌體軸線位移允許偏差：10mm；砌體垂直度允許偏差：5mm；表面平整度允許偏差：8mm；
2、 砂漿飽滿度：水平縫：≥90%，豎向縫≥80%；
3、 灰縫寬度：8mm——12mm；加壓蒸汽塊灰縫：水平：15mm；豎向：20mm；
4、 坎臺高度不宜小于200mm。
5、墻體拉結(jié)筋伸入墻體不應(yīng)小于1000mm。
二、構(gòu)造柱
做法標(biāo)準(zhǔn)：
1、構(gòu)造柱留置位置、鋼筋規(guī)格、間距等滿足設(shè)計(jì)要求；
2、構(gòu)造柱應(yīng)澆筑密實(shí)，強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求；
3、構(gòu)造柱磚砌體應(yīng)按規(guī)定要求設(shè)置馬牙槎。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
1、構(gòu)造柱位置墻體退槎尺寸為6cm；
2、支護(hù)構(gòu)造柱模板，應(yīng)沿馬牙槎位置粘貼雙面膠帶，防止漏漿；構(gòu)造柱模板支護(hù)，應(yīng)在構(gòu)造柱處采用拉桿連接，禁止砌體開洞；
3、構(gòu)造柱混凝土表面無露筋、蜂窩麻面等質(zhì)量缺陷。
三、斜磚塞口
做法標(biāo)準(zhǔn)：
1、斜磚塞口用實(shí)心磚砌筑；
2、實(shí)心磚兩頭采用割角處理；
3、嚴(yán)謹(jǐn)斜磚塞口同磚墻砌體隨砌隨塞，且豎向角度不易過大。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
1、 斜磚塞口需在磚墻砌筑完畢7天后砌筑，塞口垂直角度不大于30度；
2、 斜磚砌筑時(shí)需用擠漿砌筑，保證砂漿飽滿；
3、 塞口磚兩頭斜角用實(shí)心磚切割，或者用混凝土提前預(yù)制定型產(chǎn)品。
展開 BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動(dòng)力學(xué)質(zhì)量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁單元模擬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁單元點(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，接下來進(jìn)行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點(diǎn)陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點(diǎn)，模擬萬能試驗(yàn)機(jī)壓頭，剛性單元不參與計(jì)算，不影響計(jì)算結(jié)果，加快運(yùn)算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗(yàn)進(jìn)行裝配，從上到下依次為壓板-點(diǎn)陣-壓板。
3.設(shè)置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應(yīng)力應(yīng)變值見下表所示。
設(shè)置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設(shè)置。
4.設(shè)置分析步Dynamic,Explicit，時(shí)間設(shè)置為5s，以每秒1mm的速度進(jìn)行壓縮模擬，開啟質(zhì)量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
5.設(shè)置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數(shù)為0.3，設(shè)置通用接觸。
以下部分為付費(fèi)部分
展開 對于機(jī)械碰撞除塵結(jié)構(gòu)的模擬分析及結(jié)構(gòu)調(diào)整 ￥10
V型結(jié)構(gòu)對氣流產(chǎn)生加速、擠壓和引導(dǎo)作用。
加速效應(yīng)：根據(jù)伯努利原理，流道截面積減小，氣流速度增加，顆粒的慣性更大，更容易脫離流線。
離心效應(yīng)：氣流在V型槽內(nèi)被迫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生微小的離心力，將顆粒甩向V型槽的壁面（捕集面）。
匯聚效應(yīng)：V型結(jié)構(gòu)能將顆粒物向槽底匯聚，有利于被捕集和清除。
本次模擬的粒徑測量如下：
粒徑分布所占百分比如下：
平板+平板
折板+平板
假設(shè)進(jìn)口為均勻進(jìn)口（0.66m/s），計(jì)算理想狀態(tài)下的兩種物理除塵方式的除塵效率（僅除塵版捕集粉塵顆粒）。
展開 H型鋼柱薄壁鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的往復(fù)試驗(yàn)模擬（H型鋼，薄壁結(jié)構(gòu)，鋼板剪力墻，滯回曲線，有限元模擬）
H型鋼柱薄壁鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)的往復(fù)試驗(yàn)?zāi)M（H型鋼，薄壁結(jié)構(gòu)，鋼板剪力墻，滯回曲線，有限元模擬）
基于FDTD軟件模擬MMI結(jié)構(gòu)光譜模擬分析
本期推文主要介紹使用Lumerical軟件中的FDTD模塊進(jìn)行MMI結(jié)構(gòu)的光譜及光場分析模擬。話不多說，開始啦：
首先是幾何建模部分
圖1
在這里我們以三維結(jié)構(gòu)為例子構(gòu)建光柵的一小部分區(qū)域，首先作出一個(gè)矩形波導(dǎo)作為結(jié)構(gòu)的包層（襯底，如灰色圖示）設(shè)定波導(dǎo)的長度為4mm,如下圖所示。
類似地，作出光波導(dǎo)的新層和反射波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：
圖2
在這里補(bǔ)充說明的是幾何部分同時(shí)鏈接上了材料的屬性，分別為摻雜二氧化硅（纖芯）和純二氧化硅（包層）在這里不做過多贅述
在模擬過程中分別在光波導(dǎo)器件的起始端口和傳輸末尾端口放置一個(gè)監(jiān)視器以監(jiān)視結(jié)構(gòu)的透射和反射光譜。
光源配置如下：
在光源配置中選擇系統(tǒng)自帶的基本模式進(jìn)行入射，并且設(shè)定波長區(qū)間為1.1-1.3微米：
圖3
在監(jiān)視器中我們選擇時(shí)間監(jiān)視、光功率、電場監(jiān)測并且分別命名為反射光譜和透射光譜。
結(jié)果展示：
透射光譜模擬
反射光譜模擬
電場傳輸
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320科技工作室
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abaqus模擬圓孔結(jié)構(gòu)中應(yīng)力集中分析 ￥19.89
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</figure><p class="ql-align-center">圖4-4 邊界條件的設(shè)置</p><h2>3.網(wǎng)格劃分</h2><p class="ql-align-justify">有限元方法的基本思想是將結(jié)構(gòu)離散化，即對連續(xù)體進(jìn)行離散化，利用簡化幾何單元來近似逼近連續(xù)體，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件綜合求解。所以有限元網(wǎng)格的劃分一方面要考慮對各物體幾何形狀的準(zhǔn)確描述，另一方面也要考慮變形梯度的準(zhǔn)確描述。為正確、合理地建立有限元模型，這里介紹劃分網(wǎng)格時(shí)應(yīng)考慮的一些基本原則。</p><p class="ql-align-justify">此模型的重點(diǎn)在要對模型進(jìn)行分割，保證網(wǎng)格數(shù)量，網(wǎng)格密度，單元階次，單元形狀等吻合網(wǎng)格劃分的規(guī)則 。
展開 abaqus模擬磚泥結(jié)構(gòu)-三點(diǎn)彎受力 ￥19.89
所以研究其不同結(jié)構(gòu)形式對動(dòng)態(tài)斷裂行為的影響是非常有必要和有意義的。本章受紅鮑魚殼體的“漿砌層合”微結(jié)構(gòu)啟發(fā)，如圖3-1通過建模軟件ABAQUS設(shè)計(jì)了不同結(jié)構(gòu)的漿砌層狀仿生復(fù)合材料，使用非線性有限元程序ABAQUS模擬了試樣在三點(diǎn)彎曲沖擊載荷下的動(dòng)態(tài)斷裂行為，本文主要探討了硬質(zhì)材料長寬比、云母層數(shù)量對材料斷裂性能的影響。
圖4-1紅鮑魚殼體的“漿砌層狀”微結(jié)構(gòu)
1.2不同云母層數(shù)裂紋斷裂行為
本章研究了不同云母層數(shù)對斷裂行為的影響，對四個(gè)不同層數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬，不同層數(shù)的示意圖如圖4-2所示.分別控制云母片的層數(shù)為3，5，10，20。依次編號(a),(b),(c),(d)。邊界條件為保持試樣左右端固定，在試樣上方施加豎向均布荷載為100N，其余條件保持原有模型不發(fā)生改變，裂紋深度為5mm。
(a)云母片的數(shù)量為3層 (b)云母片的數(shù)量為5層
(c)云母片的數(shù)量為10層 (d)云母片的數(shù)量為20層
圖4-2不同云母片層數(shù)位置示意圖
1.2.1不同云母層數(shù)對應(yīng)力極值的影響
(a)云母片的數(shù)量為3層 (b)云母片的數(shù)量為5層
(c)云母片的數(shù)量為10層 (d)云母片的數(shù)量為20層
圖4-3 不同云母層數(shù)的應(yīng)力圖
圖4-3為3層，5層，10層，20層的Mises應(yīng)力圖，從圖中可以看出，當(dāng)模型頂端施加100N的均布壓力時(shí)，不同層數(shù)模型的應(yīng)力分布是相似的，即為兩端大中間小。當(dāng)分析每一層應(yīng)力云圖時(shí)發(fā)現(xiàn)上下兩側(cè)的應(yīng)力較大，中性層的應(yīng)力較小。并且可以很明顯的看出不同層數(shù)的模型有應(yīng)力滑移的趨勢，并且不同層數(shù)的模型隨著層數(shù)的增加應(yīng)力最大值逐漸減小。
展開 COMSOL多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片。
通過CAD圖像導(dǎo)入插件將模型導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)草圖，并另存為dxf格式文件。
將多孔結(jié)構(gòu)草圖模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，建立孔隙部件。
在COMSOL內(nèi)新建與原模型尺寸一致的矩形，并通過布爾操作和分割中的差集建立多孔結(jié)構(gòu)部件。
再次導(dǎo)入原孔隙模型，并構(gòu)建聯(lián)合體。將孔隙部分材料屬性設(shè)置為空氣，完成多孔結(jié)構(gòu)兩相材料模型構(gòu)建。
添加固體傳熱瞬態(tài)研究，模型左側(cè)設(shè)置熱源，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
進(jìn)行計(jì)算查看多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬結(jié)果
展開 基于LSDYNA Sph耦合DEM的滑坡沖擊房屋結(jié)構(gòu)動(dòng)力模擬 K文件分享 ￥400
該模擬利用Lsdyna軟件，滑坡用sph和DEM耦合模擬，房屋由鋼筋(箍筋、縱筋都有)和混凝土構(gòu)成，成功模擬了滑坡沖擊下的房屋破壞過程。K文件非常詳細(xì)和清楚，K文件很復(fù)雜，但我設(shè)置的非常清晰、科學(xué)和詳盡，你也可以結(jié)合博士論文閱讀進(jìn)行理解，你可以直接進(jìn)行運(yùn)算都沒有任何問題。K文件的下載鏈接和密碼，還有這篇博士論文的標(biāo)題都放在了付費(fèi)內(nèi)容中。
該K文件非常珍貴，非常科學(xué)詳盡。絕對對你來說是空前絕后的巨大幫助，絕對會(huì)對你后續(xù)的研究和模擬有非常大的作用，會(huì)讓你事半功倍！！
