混凝土開裂
關注創建者：陳工ABA 創建時間：2016-07-18
混凝土開裂的視頻教程
ABAQUS 細觀混凝土UMAT/VUMAT二次開發cohesive element偏心加載梁開裂分析—SCI論文復現
ABAQUS中混凝開裂寬度難以用CDP模型精確計算，細觀混凝土的ITZ方法在單元間插入0厚度cohesive element能夠很好的模擬混凝土開裂。
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擴展有限元XFEM模擬混凝土I型開裂
本次課程詳細講解擴展有限元模擬混凝土I型裂紋開裂，涉及2D、3D模型以及荷載-裂縫口張開位移（P-CMOD）曲線的對比，后期的數據處理需要用到Origin軟件，將文獻中的曲線效果、模型效果進行比對。如下圖： 豎向位移云圖： 通過本次課程的學習，相信可以帶著大家進入混凝土開裂的大門，另外向大家保證，課程絕對對得起這個課程！
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VecTor2系列(3)-考慮粘結滑移的鋼筋混凝土柱彎剪裂縫模擬
（3）得益于Vector在鋼筋混凝土模擬領域的專業性以及其完備理論背景，它可準確模擬鋼筋混凝土粘結滑移（內嵌多種粘結滑移本構曲線：Eligehausen Model、Gan Model等）、骨料咬合力、混凝土在單次及循環荷載下的拉伸壓縮軟化、剪切裂縫滑移、剪應力狀態等； （4）通過本視頻可以學習快速建模技巧，并獲得和試驗吻合的結果；后處理能夠完整展現混凝土開裂過程（彎曲裂縫、剪切裂縫）、裂縫寬度、
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混凝土開裂的實例教程
如果按《質量規范》的規定，以傳統塑性混凝土的要求，誤以澆筑完畢后12h以內的最遲開始時間才開始澆水養護，其時間顯然已大大滯后于混凝土開裂的危險期，規范所規定的最遲開始澆水養護時間已不適用于現代混凝土的養護要求。有許多人錯誤地認為，混凝土的澆水養護，只要是在混凝土澆筑完畢后的12h以內的任何時間開始都行，也就是說，在此12h的時間范圍內澆水養護可早可晚，時間的可塑性很大，這種認識和做法，顯然是錯誤的。
如果把混凝土的早高強認作為其早期開裂的內因，那么，其澆水養護滯后于表面水快速蒸發后的外部補水及補水中斷，是混凝土引起早期開裂的外因。因此，很有必要將混凝土開始澆水養護的時間大大提前，使混凝土表面的向外蒸發水得以及時補給，做到“盡早及時”澆水養護。具體一點講，就是在混凝土澆筑完畢，于其初凝開始，就以澆水養護不致人為沖壞混凝土表面為限“盡早及時”，這里要特別強調“盡早”二字，以保證混凝土早期及時具備充足的補水條件，以免發生混凝土塑性收縮、自收縮和干縮的共同作用。
誤區五
混凝土的澆水養護最好是大水猛澆，這樣補水才能充分徹底
混凝土澆筑成型后的覆蓋，一是防止養護水的急劇蒸發以利節約用水；二是為了防止降溫階段水泥水化熱的急劇散失，以保證混凝土斷面上具有合適的溫度梯度。有的人為了節省覆蓋材料，對混凝土不加覆蓋并用大壓力水猛澆，這樣做不但浪費水，而且極易沖壞混凝土表面，更主要的是壓力水流過混凝土表面，將其熱量迅速帶走，導致混凝土表面溫度驟降，如果正遇混凝土水化熱高峰期，養護水如果與混凝土表面溫差又較大，可能因混凝土溫度驟降，而使其內外溫差及混凝土表面與環境溫差過大而產生“熱震”，致使混凝土表面開裂；同時，要切記養護澆水不可時斷時續，中斷多次反復“熱震”則有加劇混凝土開裂的可能。適宜的澆水養護方法應是小水漫淋。
展開 本文基于大型非線性有限元商用軟件Abaqus模擬混凝土I型開裂行為，主要內容包括：混凝土開裂模型介紹、數值模擬細節、后處理分析。
模型介紹
本文講解的模型數據選自胡少偉課題組[2]，模型尺寸圖所示，彈性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉強度：1.65 Mpa，斷裂能：102.8 N/m，預置裂紋長度為80 mm。
圖 1 混凝土開裂模型尺寸
模擬細節
Abaqus以非線性計算為自身優勢，在眾多有限元軟件中一騎絕塵，本文選用Abaqus作為模擬工具。
整體介紹
為減少計算成本，整體采用平面應力模型，讀者也可根據自己需求建立三維實體模型。支座與壓頭使用離散剛體，即剛度無限大，不參與計算過程，不要忽略了剛體的參考點設置。
圖1 2D三點彎曲梁模型圖
材料屬性
應用Maxps Damage斷裂準則，損傷演化采用以能量線性Linear軟化本構，斷裂能參數輸入至Fracture Energy，粘性系數Damage Stabilization Cohesive-Viscosity coefficient選用1.0 e-4~1.0 e-5，該選項的作用是幫助收斂，取值范圍是一個經驗性的取值，具體的范圍取值可參照Ahmad[3]的建議 。
圖 2 材料屬性設置
分析步設置
在斷裂分析中，結構大變形開關應保持開啟(Nlgeom：on)，最大增量步數可以適當調整，初始分析步應相對減小，使得結構在啟裂階段更容易收斂，最小增量步也應適當減小，在這里我設置的1.0E-12，大家可以試一試別的數值，最大增量步無實際含義，保持默認值1不變即可。
展開 本文基于北鯤云云計算平臺模擬混凝土I型開裂行為，主要內容包括：混凝土開裂模型介紹、數值模擬細節、北鯤云操作方法以及使用感想。
本文講解地模型數據選自胡少偉課題組[2]，模型尺寸如下圖所示，彈性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉強度：1.65 Mpa，斷裂能：102.8 N/m，預置裂紋長度為80 mm。
混凝土開裂模型尺寸
Abaqus以非線性計算為自身優勢，在眾多有限元軟件中一騎絕塵，本文選用Abaqus作為模擬工具。為減少計算經費，可以先使用個人筆記本進行前處理建模，然后在北鯤云平臺進行提交作業分析。
Ⅰ整體介紹
為減少計算成本，整體采用平面應力模型，讀者也可根據自己需求建立三維實體模型。支座與壓頭使用離散剛體，即剛度無限大，不參與計算過程，不要忽略了剛體的參考點設置。
圖1 2D三點彎曲梁模型圖
Ⅱ 材料屬性
應用Maxps Damage斷裂準則，損傷演化采用以能量線性Linear軟化本構，斷裂能參數輸入至Fracture Energy，粘性系數Damage Stabilization Cohesive-Viscosity coefficient選用1.0 e-4~1.0 e-5，該選項的作用是幫助收斂，取值范圍是一個經驗性的取值，具體的范圍取值可參照Ahmad的建議 [3]。
圖 2 材料屬性設置
Ⅲ 分析步設置
圖3 分析步設置
在斷裂分析中，結構大變形開關應保持開啟(Nlgeom：on)，最大增量步數可以適當調整，初始分析步應相對減小，使得結構在啟裂階段更容易收斂，最小增量步也應適當減小，在這里我設置的1.0E-12，大家可以試一試別的數值，最大增量步無實際含義，保持默認值1不變即可。
展開 1．概述
開裂計算是工程中比較關心的問題，但一直是有限元分析的一個難點，涉及到材料本構、計算收斂性等諸多問題。ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結構開裂計算功能，其中土木專用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計算適用于混凝土梁結構的非線性計算（包括開裂），可以直接通過截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。
但對于更一般的結構，用梁單元來模擬不一定合適，需要采用更一般的單元，ANSYS提供了專用的鋼筋混凝土實體單元SOLID65來模擬鋼筋混凝土結構，該單元材料采用混凝土材料模型，可定義混凝土的開裂、壓碎準則。
另外可以定義鋼筋方向和體積率，可用來模擬鋼筋混凝土的破壞。本文將通過算例對ANSYS＋CivilFEM開裂計算的效果進行探討，并針對一些計算難點提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開裂計算
CivilFEM適合于梁結構開裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開裂計算結果進行比較，先探討了CivilFEM的開裂計算。
CivilFEM開裂計算需要考慮的要點：
1、激活CivilFEM非線性模塊（~CFACTIV,NLC,Y），這是CivilFEM非線性計算的前提。
2、即使事實上為小變形，也必須打開幾何非線性效應（NLGEOM,ON），否則無法激活非線性迭代。
3、通常應該關閉求解控制（SOLCONTROL,OFF），由于CivilFEM非線性計算通過修改實常數的等效方法，自動求解控制反而可能導致發散。
4、在收斂不好的情況下，可以增加子步數、打開自動步長（AUTOTS,ON）或可以給定一個比較大的迭代數（NEQIT,NUM）,以改善收斂，線性搜索有時也可以改善收斂（LNSRCH,ON）。
展開 此外，SOLID65本身有一些參數可以增強收斂：
4、指定極小的分布鋼筋體積率（通過單元實常數），比如1e-6，這不會影響計算結果，但可以使得開裂后單元具有一個小剛度，不致奇異，從而增強收斂。
5、開裂單元指定適當的剪力傳遞系數（通過混凝土材料），一般張開裂紋0.1，閉合裂紋1.0，可以極大地提高收斂性。
6、指定開裂起始剛度松弛因子為1.0（通過混凝土材料），并設SOLID65單元的KEYOPT(7)=1，可以使得開裂后剛度逐漸減小至0，增強收斂。
7、給混凝土指定合理的抗拉強度（通過混凝土材料），可以極大地提高收斂性。
8、為了得到一個好的結果，在結構主要受彎厚度方向單元不要太少，不要少于4層，8層以上比較好（如本例為8層）。
用SOLID65模擬混凝土，BEAM188單元模擬鋼筋，混凝土給定抗拉強度0.1MPa，對前述算例進行開裂分析，并進行比較。
3.1．SOLID65開裂靜力分析
圖14為計算模型，鋼筋節點與混凝土節點之間建立位移約束方程，梁端部建立剛性區來施加載荷。圖15為鋼筋分布圖，混凝土采用透明來直觀顯示結構。
圖16為載荷達到1500N時混凝土梁軸向正應力，固端紅色區域中除了小部分為小于抗拉強度的受拉區外，大部分為開裂區。圖17為相應的鋼筋正應力。受壓區混凝土最大壓應力為-0.78MPa，受壓鋼筋應力為-3.60MPa，受拉鋼筋應力為15.7MPa， 拉裂區應力全部由鋼筋承擔。
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經建模驗證過的，考慮混凝土應變率效應的混凝土本構 想要交流可以?v：wangh2444
<p>因為要仿真混凝土破壞實驗，考慮用abaqus里面的CDP模型，查閱了相關資料進行了理論總結，并根據理論編寫計算程序。</p><p>ABAQUS中CDP 模型中采用的是混凝土在單軸受力狀態下的應力和非彈性應變，非彈性應變根據混凝土的單軸應力-應變曲線換算。</p><p>根據GB50010-2010混凝土結構設計規范，混凝土單軸應力應變關系如圖：</p><p><img src="https://img.jishulink.com
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