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ABAQUS案例:CFRP加固H型鋼梁有限元模擬 ¥19.89
3.1.2點擊【Mechanical】,再點擊【Damage for Fiber-Reinforced Composites】→【Hashin Damage】,定義材料斷裂性能參數。
在【Hashin Damage】參數中依次輸入下表數據
在【Suboptions】中輸入【Damage Evolution】和【Damage Stabilization】參數
CFRP加固H型鋼梁建模
3.1.2點擊【Mechanical】,再點擊【Damage for Fiber-Reinforced Composites】→【Hashin Damage】,定義材料斷裂性能參數。
在【Hashin Damage】參數中依次輸入數據
在【Suboptions】中輸入【Damage Evolution】和【Damage Stabilization】參數
3.2 點擊創建截面,輸入截面名稱CFRP,【Initial ply count】輸入【4】殼,【Element Type】類型選擇【Conventional shell】。點擊繼續。
雙擊Region,選中CFRP模型,
雙擊Material,選擇CFRP材料
雙擊Thickness,輸入CFRP厚度0.000166
其他參數按照下表輸入
3.部件裝配
3.1選擇裝配模塊
導入工字鋼部件,選中工字鋼,點擊OK點擊【Tools】選擇【Datum】→【Plane】→【Offset from plane】
點擊選擇工字鋼截面,選中Enter value,方向向內,輸入值為500,同樣的方式定義第二個基準面。
同樣的方式導入CFRP部件及墊塊,選中CFRP角點,再選擇工字鋼角點,將CFRP移動到工字鋼中部
同樣的方法將墊塊裝配進來
4.分析步設置
4.1選擇【Step】模塊,創建分析步,選擇【Static General】
【Time period】填10,幾何非線性打開,增量步參數設置如下。
展開 高溫模擬下冰塊的熱傳遞和融化過程 ¥19.89
ABAQUS提供的材料損傷和失效模型如下:
Shear、Ductile、JC Damage: 用于模擬金屬材料剪切和延性損傷;
FLD、FLSD、M-K、MSFLD Damage: 用于模擬金屬薄壁件的縮頸破壞;
Quade、Quads、Maxs、Maxe、Maxps、Maxpe Damage: 用于界面單元模擬的損傷破壞;
Hashin Damage: 用于纖維增強復合材料的損傷模擬;
Mullins Effect: 用于超彈性材料的損傷模擬;
CDP:混凝土塑性損傷模型。
同時用戶還可以根據自己的需求,自定義材料子程序(UMAT/VUMAT),設計個性化的損傷材料模型。
在研究生課題組中,有項目方向是做液體流動遷移擴散仿真,故考慮ABAQUS是否能夠進行液體性質模擬。
本作業主要應用Umeshmotion子程序模擬高溫下冰塊的熱傳遞和融化過程。在此之前,我們在課堂上學習過支架的線性靜力分析、壓力容器內壓靜力分析、含切口板材單軸拉伸模擬、罐與接管的熱分析、基體上薄膜脫粘分析等,結合這些基礎,通過設定材料屬性,使用ALE自適應網格控制,調用Umeshmotion子程序,來模擬高溫下冰塊的熱傳遞和融化過程。ABAQUS的Umeshmotion利用自適應網格技術在計算過程中自動調整節點位置,由此可進行燒蝕、磨損等涉及節點移動的模型仿真。
在ABAQUS中利用此可進行以下探究(本文僅進行案例復刻及一些改變):
熱傳遞機制的模擬:在高溫環境下,模擬冰塊內部的熱傳遞機制,包括傳導、對流和輻射。ABAQUS提供了多種材料模型和邊界條件來模擬這些熱傳遞過程。例如,通過定義材料的熱導率、比熱容和熱膨脹系數,以及設置對流換熱系數和輻射參數,可以模擬冰塊在高溫環境中的熱響應。
展開 海中風電塔抗震分析及CFRP加固應用
為模擬 CFRP 達到極限拉應力后突然斷裂的材料特性,采用 ABAQUS 中的“HASHIN DAMAGE”模型,該模型專門用于模擬材料斷裂后的脆性破壞行為。在 ABAQUS 里設置纖維鋪層角度的方式如圖14 所示,通過 CreateComposite Layup 設置不同纖維層數、每層纖維厚度及每層纖維的鋪層角度。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202209/74c4a842a6604214b85256bbde35e272.jpg" alt="圖14.jpg" height="304" width="395"></p><p class="ql-align-center">圖14 CFRP 鋪層設置</p><p>4.2CFRP加固效果分析</p><p>從位移時程曲線可以看出, 使用 2 層及 4 層 CFRP 加固腐蝕區域及中段塔筒可以有效減小風電塔位移響應及位移極值 2 層 CFRP 加固后位移極值降低 23.7%, 4 層 CFRP 加固后位移極值降低 16.8% , 但 CFRP 層數增加為 8 層時, 結構位移極值增加 11.8%, 且殘余位移由 0.091m增加為 0.766m。 結合結構震后殘余變形分析也可以看出, 加固方案 B 中 2 層 CFRP 加固效果最好, 可以有效減小塔筒頂部位移響應及塔筒殘余變形; 4 層 CFRP 加固雖然可以減小結構位移響應, 但導致結構殘余變形加大, 尤其是上段塔筒殘余變形增加明顯; 8 層 CFRP 加固對結構動力響應并未起到有利作用, 一方面增加了結構位移響應值, 另一方面增加了結構殘余位移, 即增加了結構的破壞程度, 尤其增加了結構腐蝕區域下方和上段塔筒的破壞。
展開 
Hashin失效準則VUMAT源代碼(一起學習交流VUMAT吧)
c http://abaqus-users.1086179.n5.nabble.com/Hashin-damage-theory-td12032.html
subroutine vumat(
c Read only -
1 nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal,
2 stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength,
3 props, density, strainInc, relSpinInc,
4 tempOld, stretchOld, defgradOld, fieldOld,
5 stressOld, stateOld, enerInternOld, enerInelasOld,
6 tempNew, stretchNew, defgradNew, fieldNew,
c Write only -
7 stressNew, stateNew, enerInternNew, enerInelasNew )
c
include 'vaba_param.inc'
c
c 3D Orthotropic Elasticity with Hashin 3d Failure criterion
c
c The state variables are stored as:
c state(*,1) = material point status
c state(*,2:7) = damping stresses
c
c User defined material properties are stored
展開 Hashin失效準則VUMAT源代碼(一起學習交流VUMAT吧)
c http://abaqus-users.1086179.n5.nabble.com/Hashin-damage-theory-td12032.html
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c Read only -
1 nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal,
2 stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength,
3 props, density, strainInc, relSpinInc,
4 tempOld, stretchOld, defgradOld, fieldOld,
5 stressOld, stateOld, enerInternOld, enerInelasOld,
6 tempNew, stretchNew, defgradNew, fieldNew,
c Write only -
7 stressNew, stateNew, enerInternNew, enerInelasNew )
c
include 'vaba_param.inc'
c
c 3D Orthotropic Elasticity with Hashin 3d Failure criterion
c
c The state variables are stored as:
c state(*,1) = material point status
c state(*,2:7) = damping stresses
c
c User defined material properties are stored
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