鋼筋混凝土損傷開裂
關注創建者：hoholiuwenyi 創建時間：2016-12-18
鋼筋混凝土損傷開裂的視頻教程
【01】基于ANSYS的鋼筋混凝土梁開裂過程模擬(分離式建模)教程
? ? ? ?錄制這個課程是看到好多的人咨詢混凝土分離式建模的問題，特別是如何去方便的建立鋼筋模型。這里我采用了先建立鋼筋然后建立混凝土模型，建立保護層等一些，更加的符合實際的情況。我在建模過程中的重難點做了講解，以及后處理，結果的分析，理論解的計算等等。 ? ? ? 這個課程分三小節，第一節主要講基本的知識，第二節主要講建模的知識，第三節主要講后處理以及結果的比較。 ? ? ?
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鋼筋混凝土損傷開裂的實例教程
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混凝土不抗拉，受壓區混凝土最大壓應力為-0.74MPa，受壓鋼筋應力為-3.60MPa，受拉鋼筋應力為15.27MPa， 拉裂區應力全部由鋼筋承擔。
圖7為載荷達到-1500N時固端截面混凝土部分的正應力，圖8為相應的鋼筋正應力。受壓區混凝土最大壓應力為-0.81MPa，受壓鋼筋應力為-3.41MPa，受拉鋼筋應力為22.40MPa， 拉裂區應力全部由鋼筋承擔。
從計算結果來看，載荷為1500N時，梁下部拉裂，載荷為-1500N時，梁上部拉裂，由于上部配筋數少于下部，所以上部拉裂時的下部混凝土壓力要大于下部拉裂時上部混凝土壓力。且開裂后混凝土仍然具有抗壓能力。這說明CivilFEM開裂計算可以考慮交變載荷作用。
圖9為載荷1500N 時開裂計算得到的Y向位移圖，梁端最大為0.0063m，圖10為不考慮開裂的Y向位移圖，梁端為0.0017m，可以看到開裂使得位移增加了很多。
2.2．CivilFEM開裂動力分析
懸臂梁載荷為圖11所示的地基加速度歷程，計算時間為1秒。
圖12 為在這個動力載荷作用下梁端點的Y向位移歷程，圖13為同一模型不考慮開裂情況下梁端點的Y向位移歷程。
計算結果非常合理，開裂后不僅位移大幅增加，而且由于剛度變小，導致結構的振動周期延長
3．實體單元SOLID65開裂計算
對于不適于用梁單元模擬的實體或其它鋼筋混凝土結構，需要采用ANSYS的鋼筋混凝土單元SOLID65來模擬，SOLID65單元可以定義開裂、壓碎強度，也可以定義分布鋼筋，但分布鋼筋由于將鋼筋均質化于單元內，不足以反映實際情況，可以用梁單元或桿單元來模擬離散鋼筋，用約束方程（CEINTF）來建立鋼筋節點與混凝土單元的位移協調關系。本例采用BEAM188來模擬鋼筋。
展開 abaqus鋼筋銹蝕導致混凝土開裂
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。
展開 01仿真背景
鋼筋混凝土靶侵徹問題的研究，對于鉆地武器和防護工程的設計有重要的意義。由于鋼筋混凝土靶的非均質、各向異性、多項組分特點，以及強沖擊載荷導致的復雜結構行為，給該問題的理論研究帶來較大的困難。侵徹實驗是獲得彈靶響應及侵徹結果最直接的方式，結合數值模擬，則可針對侵徹效應諸因素進行深入的定性和定量研究。侵徹過程中應力波在鋼筋混凝土靶中的傳播對混凝土損傷區域的識別，以及彈體侵徹阻力的計算有重要作用。
02仿真工具
本文采用Hypermesh14.0前后處理器肯LS_DYNA971R7求解器進行前后處理和求解計算。
03模型簡介
本例中，混凝土靶體尺寸寬×高×厚＝2.01m×1.98m×1.20m，強度約為35Mpa。彈體：試驗用炮為100mm滑膛炮，彈丸口徑100mm，頭部彈長40.4cm，彈性模量Ｅ＝２１５Ｇｐａ，泊松比λ＝０.２８４. 混凝土泊松比λ＝０.２。
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插件介紹
AbyssFish CDED（Concrete Damage Element Deletion）插件旨在實現混凝土損傷塑性（Concrete Damage Plasticity, CDP）材料模型中的失效單元自動刪除功能，從而精確模擬混凝土損傷開裂行為。
該插件僅適用于“動力，顯式（Dynamic, Explicit）”分析步，且僅對混凝土損傷塑性
插件介紹
AbyssFish CDED（Concrete Damage Element Deletion）插件可對載荷作用造成的混凝土損傷塑性模型（Concrete Damaged Plasticity，CDP）中失效單元進行刪除，以實現混凝土損傷開裂裂紋的模擬。
插件只針對混凝土損傷塑性（CDP）材料有效，不支持其他材料參數的損傷單元刪除，推薦采用
ABAQUS中的殼單元大家通常用于模擬鋼板等鋼結構，對于混凝土板殼，新手可能對內部的配筋方式，以及前后處理方法可能存在各種問題。實際上，ABAQUS提供了鋼筋混凝土板配筋的接口，這種“寫入式”而不進行直接建模的方法通常比較冷門且后處理相對不主流。今天喵星人就通過一個教程教你學會鋼筋混凝土殼單元的前處理與后處理。
0.前提
使用板殼單元的有限元模擬必須有兩個前提：
1、板殼力學及殼單元通常應用于一個方向尺寸遠小于另外兩個方向
ABAQUS二維混凝土細觀靜力學單軸壓縮損傷破壞模擬
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1、 引言
本教學聚焦于土木工程中鋼筋與混凝土的粘結性能領域，通過 Abaqus 有限元分析軟件開展光圓鋼筋混凝土拉拔過程仿真建模實踐教學。課程以典型拉拔工況為對象，系統講解從幾何建模、材料定義、網格劃分到載荷施加及結果分析的全流程操作。
2、 幾何模型與材料參數
（1） 模型構建：
本教學中涉及的部件模型均通過 abaqsu軟件自帶的制圖功能繪制。鑒于課程核心聚焦于方法講解，因此不再展開闡述部件建模的具體操作環節
彈丸侵徹鋼筋混凝土。
參數化建模，可以調節配筋率。
本案例為LS-DYNA高級應用，使用S-ALE-FEM-DEM耦合算法計算鋼筋混凝土墻動態破壞及碎片云形成過程。
與FEM-SPH自適應轉化相似，失效后的單元轉為DEM粒子，模擬碎片云。
本案例完全由lsprepost建模。
如需詳細建模過程，請私信。
2026.3.29更新
以下材料本構，均為自己平時查看相關文獻以及幫助碩博研究生多輪測試模型總結出的材料本構參數，可以很好的適用于框架結構、框剪結構，剪力墻結構、冷卻塔、煙囪、水塔、橋梁等。鋼筋混凝土/巖石材料參數包含以下6中常用本構：（
1.*MAT_PLASTIC_KINEMATIC（MAT_003混凝土/鋼筋）自帶失效；2.*MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3_TITLE（
