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ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度（隨機、水平、垂直、特定取向度） 亮點：纖維的隨機分布角度對纖維混合基體整體性能的影響 開展帶預制裂縫的隨機亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點彎曲靜載斷裂試驗。

<p>混凝土塑性損傷模型是基于拉、壓各向同性塑性的連續線性損傷模型，用于描述混凝土的非線性行為。采用通用有限元分析軟件ABAQUS/Standard分析，在此軟件中的混凝土塑性損傷模型具有以下特點：</p><p>1. 適于各種單元（梁、桿、殼、實體）的混凝土或其他類似的脆性材料的模擬，用于殼元時，沿厚度方向的積分點數達到9個通?？梢员ＷC計算的準確性；</p><p>2.

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。

一、案例簡介采用Abaqus軟件，對現澆鋼筋混凝土梁柱中心節點進行擬靜力試驗模擬（滯回分析）。采用4種不同的建模方法，對比分析各個模型的特點與適用性，為構件滯回模擬方法的選擇提供參考。1、Abaqus梁單元；2、Abaqus實體單元；3、Abaqus超自由度單元；4、Abaqus二維MCFT模型。

基于上述背景，本文基于北鯤云超算平臺預置的ABAQUS軟件對混凝土柱進行數值模擬，并通過外側包裹CFRP來對原有混凝土柱進行增強加固處理，對比有無CFRP包裹對鋼筋混凝土柱承載力的影響。

對混凝土細觀模型中的各組分設置不同的材料屬性，在混凝土細觀研究中可選用EasyCDP_Mortar&ITZ插件生成混凝土損傷塑性模型材料。 采用四面體單元進行混凝土骨料的網格劃分。 建立不同骨料部件的裝配。

（圖為橋梁立柱混凝土溫度裂縫）據統計，多個城市的多座高層建筑在施工中遇到地下室混凝土底板有害裂縫問題，有的工程因此被迫停工處理，有的工程還不得不修改設計、降低層數，造成極大的損失。因而近年來，大體積混凝土的裂縫問題越來越引起各方面重視。長期的工程實踐表明，造成大體積混凝土出現裂縫的因素極其復雜而且是多方面的。

在ABAQUS內將混凝土細觀圖形以草圖的形式分別導入。 利用草圖建立混凝土模型中各組分的部件。 對混凝土中各組分分別設置材料屬性，如進行混凝土細觀力學分析時，可采用EasyCDP Mortar&ITZ插件快速設置混凝土損傷塑性材料模型參數。

在基于ABAQUS開展混凝土細觀力學模擬時，數字化重建技術是構建能夠真實反映混凝土內部多相結構（如骨料、砂漿、界面過渡區ITZ及孔隙等）的關鍵前置步驟。

圖1 鋼筋混凝土結構裂縫 本案例使用ABAQUS對一根鋼筋混凝土受拉構件進行裂縫估算分析，根據鋼筋應力狀態計算等效裂縫寬度，并采用Python腳本在ODB結果文件中創建裂縫場變量，實現在ABAQUS中使用一維單元進行快速分析，并在后處理模塊 顯示等效裂縫寬度的目標。

插件中定義的參數“Damage C”與“Damage T”分別表征混凝土單元的受壓損傷度與拉伸損傷度。當單元的損傷值超過任一預設閾值時，該單元將被自動刪除。 該插件應在提交分析作業前的最后一步應用。若在應用插件后對模型進行了任何修改，需在提交作業前重新運行插件以更新混凝土損傷單元刪除的設置。

因此為了方便大家的應用，筆者開發了ABAQUS混凝土CDP模型插件，省去了繁瑣的Excel計算，只需選擇混凝土等級并選擇性地修改參數，便可直接在Abaqus前處理界面直接生成混凝土本構，與大家一起分享?！静僮鹘缑妗坎僮鹘缑?em>各參數意義：【本構生成】：【混凝土CDP模型插件正確性驗證】1.

模型實例以下是Abaqus內纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數目不受限制，即可設置多種纖維及球體骨料大小。研究進展在Abaqus內建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。

混凝土在細觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區（ITZ）組成，在Abaqus內基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構關系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態。

本案例中，采用CAD纖維混凝土2D V1.1插件在AutoCAD內通過參數化建模建立骨料、纖維、孔隙及界面過渡區幾何圖形，各組分在CAD內已分圖層，需要分別另存為dxf文件后再導入到ABAQUS。

在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomPolygon2D V2.0插件建立多邊形粗骨料、實體界面過渡區、水泥砂漿三部件混凝土細觀模型。由于只考慮梁的跨中開裂情況，為了簡化模型的復雜度，這里只建立了跨中部分的細觀混凝土模型。

《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網格映射法）”建立了六面體非均質混凝土有限元模型。

由于骨料形態的復雜性和空間分布的隨機性，建立一個能反映混凝土實際骨料級配、含量及其形態的隨機骨料模型并進行有限元分析，是深入解釋混凝土損傷機理的關鍵，也為研究混凝土性能提升提供了高效的方向指導。本文通過使用CAD插件實現Abaqus的模型構建，建立包含球形、凸型多面體（碎石）骨料，并考慮了界面層的三維混凝土細觀隨機模型，并對骨料的空間分布進行探討。

圖 31 再生磚混凝土應力 圖 32 再生磚混凝土位移 圖 32 再生磚混凝土位移力曲線