拉壓
關注創建者：杜先森 創建時間：2018-06-20
拉壓的視頻教程
ABAQUS-拉壓循環載荷試驗模擬
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了2D拉伸試樣拉壓在位移控制載荷下10個循環的過程。采用CAX4R單元，材料定義了彈性，塑性及Combined 塑性硬化參數，試樣上端耦合和參考點施加0.45的非對稱位移循環載荷，輸出參考點的力-位移循環曲線，應力應變云圖及相關曲線。
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拉壓的實例教程
對混凝土結構分析計算的拉壓桿模型是結構混凝土D區的桁架模型，由相交于節點的拉桿和壓桿組成，能夠把荷載傳遞到支座或相鄰的B區。
深梁的拉壓桿模型
3 拉壓桿模型的計算方法
簡支鋼筋混凝土深梁在集中力作用下，根據深梁受力的力流建立的深梁拉壓桿模型。深梁的縱向受拉鋼筋為拉桿、受壓的混凝土為壓桿，而在集中力作用點和支座反力作用處為節點，將拉桿和壓桿連接為受力桁架的計算模型。
拉壓桿模型是一種混凝土構件D區承載力計算模型，按持久狀況承載能力極限狀態進行配筋計算，同時，若拉壓桿模型的桿件布置與結果彈性應力分布相吻合的話，那么按承載力要求計算得到的受拉區配筋，也能有效的控制使用階段混凝土裂縫的寬度。采用拉壓桿模型對混凝土構件D區承載力驗算的內容包括壓桿、拉桿和節點的驗算。
4 拉壓桿模型的鋼筋配置
《公路橋規》規定，按照拉壓桿模型設計計算的構件D區，應在表面配置正交的鋼筋網(Shear reinforcement must include both horizontal bars and vertical bars)，網格間距不得超過300mm,鋼筋面積對混凝土毛截面積的比值在各個方向上不應小于0.3%。
5 ACI 318-05對深梁的限制
ACI 318-05 Section 11.8.1定義了深梁, 并且規定使用拉壓桿模型設計深梁, 剪力鋼筋必須包括水平鋼筋和垂直鋼筋。超過8英寸(20cm)厚的梁必須有兩個鋼筋網格，每個面一個。垂直鋼筋的最小剪切配筋值Av和水平鋼筋的Avh。
展開 本文通過在屈服準則中引入拉壓非對稱參量，研究了樹脂的拉壓不對稱彈塑性損傷行為。
由于樹脂的屈服行為與靜水壓力相關，這里采用下式所示的拋物面屈服準則。
式中J2為偏應力的第二不變量，I1為應力第一不變量，σt和σc為拉壓屈服應力
采用非關聯塑性流動準則，如下所示。
式中σvm為mises等效應力，P為靜水壓力，α為材料參數
損傷萌生準則如下所示
式中J2和I1為無損應力下的不變量。
為了降低模型的網格依賴性，損傷演化采用特征長度相關的指數模型
式中，rm為損傷內變量，am為特征長度相關的材料參數。
Melro的文章中給出了通過Simpson積分和弦截法計算Am的方法，實際計算發現通過該方法計算的am效果不是太理想，因此本文未對am進行迭代，直接采用其初值進行仿真計算，如下所示。
計算流程如下
計算流程圖
根據上文的彈塑性損傷模型編寫了vumat子程序，并通過單胞模型進行了驗證，計算結果如下圖所示。
abaqus單胞模型
拉伸載荷下的應力應變曲線
壓縮載荷下的應力應變曲線
展開 拉壓屈服函數如下所示
屈服后，塑性流動由下式定義
按照彈性預測-塑性修正-損傷修正的流程，通過在主應力空間進行譜分解，結合徑向返回算法，本文編寫了混凝土彈塑性損傷的VUMAT子程序。
通過對單胞的單向拉壓模擬可以計算得到混凝土的應力應變響應如下圖所示。
拉伸損傷演化過程
壓縮損傷演化過程
不同圍壓下的應力應變曲線
可以發現，隨著圍壓增大，混凝土壓縮強度提高
拉壓屈服函數如下所示
屈服后，塑性流動由下式定義
按照彈性預測-塑性修正-損傷修正的流程，通過在主應力空間進行譜分解，結合徑向返回算法，本文編寫了混凝土彈塑性損傷的VUMAT子程序。
通過對單胞的單向拉壓模擬可以計算得到混凝土的應力應變響應如下圖所示。
拉伸損傷演化過程
壓縮損傷演化過程
不同圍壓下的應力應變曲線
可以發現，隨著圍壓增大，混凝土壓縮強度提高
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確定單元類型：該結構為拉壓桿，結果需要輸出軸力圖，因此分析時使用beam單元；
Step1:在SCDM中創建線體模型：
1.將草繪平面設置為Z面（根據自己習慣，選擇草繪平面）；
2.根據題目所示幾何尺寸，草繪四條線（草繪四條線，產生五個點，方便在后續步驟中施加四個載荷和一個約束）；
3.為線賦予截面，完成線體建模（由于主要計算軸力，因此截面形狀和幾何尺寸我們可以隨意設置一種，筆者在此使用默認圓截面）；
4.為了保證四個線體連接處的節點連續，需要在選擇share命令進行重合拓撲共享；
Step2：在WB中創建載荷及約束：
1.搭建分析流程：
2.網格劃分：自由網格劃分，網格尺寸設置為10mm。由于建立的是線體模型，WB在網格劃分時自動賦予BEAM188單元；
3.施加載荷及約束：
Step3：求解及后處理：
1.求解；
2.建立路徑：由于我們需要繪制軸力圖，所以我們需要建立一個path，將結果映射到path上；右鍵Model（B4）→insert→construction geometry→path，然后在Details of path中將path type切換為edge，依次選擇建立的四根線體，點擊apply確定選擇。
3.提取結果：點擊Solution（B6），并選擇Beam Results中的Axial Force；在Details of Axial Force中，將Scoping Method改為Path，并在path中選擇上一步建立的“path”。最后右擊Solution（B6），選擇Eevaluate All Results，提取結果。
在圖形區，我們可以看到計算的軸力結果；在Graph中，我們可以看到軸力圖。
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SAMP-1模型內部的屈服面隨拉壓狀態動態改變，這要求輸入的數據必須在原點保持嚴格的相切連續性。如果單軸拉伸與純剪切曲線在微小塑性應變處的模量不匹配，求解器會在極短時間內由于屈服面不封閉而崩潰。
四、拉壓不對稱性的能量描述
2026年發表于International Journal of Engineering Science的論文進一步解決了準脆性材料的核心特征——拉壓不對稱性。
4.1 原始模型的局限
第一篇論文采用修正von Mises等效應變作為損傷準則：
其中 k 是拉壓強度比，需要通過實驗標定。
此外，北京達奇月泉仿生科技等企業還將帶來全球首創的仿生拉壓體機器人、高自由度仿生靈巧手等重磅新品，破解機器人精細操作難題，展現技術產業化實力。
除了豐富的展品展示，展會同期還將舉辦多場高規格配套活動，構建全方位的產業交流生態。
直片應變片：用于測量單一方向的應變
應變花：兩個或三個測量柵絲，彼此間夾角為 90° 、45° 和 60° , 用于未知主應力方向的應力分析，扭轉應變等
剪切片：通過測量柵絲的特殊排列，測量扭桿的剪切應力
雙橋片：測量柵絲平行排列，用于彎曲梁的垂直應力測量
全橋片：帶有 4 個測量柵絲，用于拉壓雙向應力和扭轉應力等
鏈式片：多個測量柵絲，等距離排列，進行應變梯度測量
面向嚴苛應用的數字化集成
C10 系列用于測量壓向力，U10M 與 U10F 則適用于拉壓雙向載荷。憑借寬廣的測量范圍和長期穩定性，這些傳感器如今內置高質量放大器與 IO-Link 接口，可在智能工廠及測試環境中實現即插即用。
等效應力 σ? = max (σ?)
（σ?為第一主應力，只考慮拉應力，壓應力不參與破壞判斷）
適用場景：脆性材料（如鑄鐵、玻璃）的拉伸破壞，不適用塑性材料。
ANSYS 中表達式：S1（或者默認的maximum principal stress）
2.
計算多種應力分量，不同類型對應不同的受力狀態：
應力類型
物理意義
典型場景
正應力（Normal Stress）
垂直于截面的應力，分為拉應力（+）和壓應力（-）
梁的彎曲（上下表面分別受拉
(也可以是Chang-Chang, 最大應力, Puck準則等等)模擬復合材料初始失效：
在正交各向異性剛度矩陣中引入纖維和基體損傷變量的：
其中dft，dfc ，dmt，dmc分別為表征纖維拉伸，纖維壓縮，基體拉伸和基體壓縮這四種損傷模式的損傷變量，E 和μ 分別為彈性模量和泊松比，Smt和Smc 分別為復合材料基體拉剪耦合和壓剪耦合系數
應變測量基礎 | 什么是箔式應變片11個月前
直片應變片用于測量單一方向的應變
應變花兩個或三個測量柵絲，彼此間夾角為 90° 、45° 和 60° , 用于未知主應力方向的應力分析，扭轉應變等
剪切片通過測量柵絲的特殊排列，測量扭桿的剪切應力
雙橋片測量柵絲平行排列，用于彎曲梁的垂直應力測量
全橋片帶有 4 個測量柵絲，用于拉壓雙向應力和扭轉應力等
鏈式片多個測量柵絲，等距離排列，進行應變梯度測量
U10F, U10M 拉壓向力傳感器
U10F額定量程：50 kN - 1.25 MN
U10M額定量程：1.25 kN - 2.5 MN
輪輻式力傳感器U10F, U10M采用剪切力測量原理，具有卓越的精度且位移很小，非常適合用于高動態和靜態力測量。
