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為解決當(dāng)前混凝土細(xì)觀模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問(wèn)題，本文提出采用重力堆積算法構(gòu)建三維多面體粗骨料細(xì)觀混凝土模型，并在此基礎(chǔ)上采用ABAQUS進(jìn)行受壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬。該方法能夠更準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)實(shí)際工程中混凝土試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，對(duì)于細(xì)觀尺度下混凝土材料參數(shù)的標(biāo)定及損傷機(jī)理研究具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

抗拉強(qiáng)度設(shè)為8.1MPA，斷裂能設(shè)為781 N/M。（3） 裝配將裂紋、墊塊、混凝土梁和 UHPC 加固層在 Assembly 模塊中進(jìn)行裝配，確保它們的位置和相對(duì)關(guān)系與實(shí)際情況一致。圖2 模型裝配圖4、 模擬結(jié)果分析通過(guò) Abaqus 軟件模擬 UHPC 加固混凝土三點(diǎn)彎試驗(yàn)，利用 XFEM 技術(shù)成功模擬了裂縫的擴(kuò)展過(guò)程。模擬結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了模型的有效性。

<p>1、 引言</p><p>雙鋼板 - 混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗剪性能與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在顯著差異。該結(jié)構(gòu)通過(guò)拉結(jié)筋和栓釘實(shí)現(xiàn)鋼板與混凝土的連接，在剪力作用下易產(chǎn)生界面滑移，導(dǎo)致試件剛度與承載力下降。本案例聚焦于論文第 4 章雙鋼板 - 混凝土組合梁的建模復(fù)現(xiàn)，旨在通過(guò) ABAQUS 有限元分析軟件，對(duì)組合梁抗剪性能進(jìn)行數(shù)值模擬。需特別說(shuō)明的是，本次復(fù)現(xiàn)僅涵蓋建模過(guò)程教學(xué)，不涉及曲線擬合內(nèi)容。

在Abaqus中，可以通過(guò)設(shè)置二者交界面處的牽引分離本構(gòu)模型來(lái)模擬這種關(guān)系。例如，基于Abaqus的三種鋼筋混凝土梁數(shù)值模擬對(duì)比研究表明，將鋼筋通過(guò)實(shí)體單元建模，并在實(shí)體鋼筋和混凝土梁連接界面設(shè)置相應(yīng)粘結(jié)本構(gòu)，可以更真實(shí)地模擬鋼筋混凝土梁內(nèi)部的實(shí)際受力狀態(tài)。2.2 損傷塑性模型Abaqus中的混凝土損傷塑性（CDP）模型能夠描述材料在循環(huán)加載和動(dòng)態(tài)加載條件下的力學(xué)響應(yīng)。

當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

（a）混凝土 （b）纖維（c）墊塊 （d）裂紋圖1 纖維混凝土部件（2） 材料屬性?分別定義混凝土和纖維的材料參數(shù)。對(duì)于混凝土，需明確其彈性模量、泊松比、抗拉強(qiáng)度、密度、斷裂能等力學(xué)參數(shù)，以及導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等熱物理參數(shù)（若涉及熱 - 力耦合分析）。對(duì)于纖維材料，要確定其彈性模量、抗拉強(qiáng)度、密度、直徑和長(zhǎng)度等參數(shù)。

插件在ABAQUS下側(cè)提示欄內(nèi)輸出當(dāng)前參數(shù)計(jì)算的彈性模量、抗壓強(qiáng)度代表值、峰值壓應(yīng)變、抗拉強(qiáng)度代表值、峰值拉應(yīng)變等曲線特征值信息。 參數(shù)說(shuō)明 單位制：本插件采用單位為牛、毫米、兆帕，因此對(duì)應(yīng)的基本單位為長(zhǎng)度：毫米、時(shí)間：秒、質(zhì)量：噸。 Strength：混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

其中：2.1混凝土配合比設(shè)計(jì)上的問(wèn)題：水泥用量大，水泥發(fā)熱量大，造成混凝土水化熱溫升過(guò)高，溫度變化急劇；水灰比大，灰漿量大造成混凝土收縮量過(guò)大；原材料性能不良，造成混凝土本身抗裂能力低。2.2混凝土施工質(zhì)量上的問(wèn)題：下料不均勻，振搗不密實(shí)；澆筑安排不善，混凝土內(nèi)部形成冷縫。

EasyCDP插件可基于規(guī)范計(jì)算生成混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)文件，用戶可在當(dāng)前工作目錄下的 "Stress Strain Data.txt" 文件中查看詳細(xì)數(shù)據(jù)。 插件在ABAQUS下側(cè)提示欄內(nèi)輸出當(dāng)前參數(shù)計(jì)算的彈性模量、抗壓強(qiáng)度代表值及峰值壓應(yīng)變、抗拉強(qiáng)度代表值及峰值拉應(yīng)變等特征值。

纖維混凝土作為土木工程領(lǐng)域常用的復(fù)合材料具備良好的抗裂性及抗沖擊性能，纖維混凝土在荷載下的破壞行為及本構(gòu)關(guān)系對(duì)其應(yīng)用范圍具有重要影響。本案例通過(guò)AutoCAD隨機(jī)三維纖維插件建立隨機(jī)投放的圓柱體纖維模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過(guò)混凝土損傷塑性力學(xué)模型，研究沖擊荷載作用下鋼纖維混凝土的破壞情況。

在前面的視頻中已經(jīng)有了三維隨機(jī)球體骨料的細(xì)觀模型建立方法和靜力抗壓仿真分析的方法（課程封面如圖）。 簡(jiǎn)單三維球體細(xì)觀模型的課程已更新一年半有余，后臺(tái)私信和留言中有不少同學(xué)咨詢“怎么添加纖維/有沒(méi)有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來(lái)潮，那么今天就寫(xiě)了這個(gè)帖子，分享自己關(guān)于在三維細(xì)觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。

在屬性部分，混凝土采用塑性損傷模型，具體的模型在付費(fèi)內(nèi)容中提供了Excel表格，直接輸入抗壓強(qiáng)度即可替換。FRP的材料按照彈性材料進(jìn)行輸入，并按照最大的抗拉強(qiáng)度作為結(jié)束點(diǎn)。 在裝配部分，是1/4模型，并且建立參考點(diǎn)，為了施加荷載，建立參考點(diǎn)。并且為了網(wǎng)格的劃分，相應(yīng)的切割混凝土板，使得混凝土板的網(wǎng)格和加載塊的網(wǎng)格對(duì)齊。

一、算例背景及分析技術(shù) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂是廣泛存在的現(xiàn)象，準(zhǔn)確的說(shuō)從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役開(kāi)始就進(jìn)入帶裂工作狀態(tài)，只是這種裂縫肉眼難以辨別并且對(duì)結(jié)構(gòu)安全沒(méi)有影響。但裂縫作為鋼筋混凝土構(gòu)件工作狀態(tài)的重要表征指標(biāo)，是結(jié)構(gòu)損傷的表現(xiàn)，也許是破壞的先兆，也許是耐久性不足的預(yù)警，更是災(zāi)后調(diào)查和受力機(jī)理揭示的重要線索，見(jiàn)圖1。

<p>本內(nèi)容基于丁發(fā)興開(kāi)的輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型，具體如下：</p><p><br></p><p><strong>模型介紹：</strong></p><p>本模型基于“丁發(fā)興”所開(kāi)發(fā)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，在附件中。

當(dāng)混凝土彈性模量大于5GPa時(shí)，防滲墻的最小主應(yīng)力變化速率增大，在墻頂局部出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，最小拉應(yīng)力為2MP,此時(shí)超過(guò)了混凝土的極限抗壓強(qiáng)度，有可能出現(xiàn)墻體開(kāi)裂問(wèn)題。實(shí)際工程中也發(fā)現(xiàn)了與數(shù)值計(jì)算結(jié)果一致的開(kāi)裂 現(xiàn)象。混凝土防滲墻的大主應(yīng)力高程增大而增大，在相同高程位置處，彈性模量越大，防滲墻最大主應(yīng)力越大。