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（1）建立三維實(shí)體的螺栓模型，包括螺紋結(jié)構(gòu)；（2）建立三維實(shí)體的螺栓模型，忽略螺紋結(jié)構(gòu)；（3）建立三維實(shí)體的螺栓模型，由Abaqus自帶的螺紋接觸定義方式設(shè)置螺紋接觸；（4）利用梁單元或者桿單元模擬螺栓。本次以梁單元模擬螺栓為例，簡(jiǎn)單闡述其應(yīng)用。

有限元模型介紹 有限元模型如下圖所示：有限元模型 支座采用C3D8R單元模擬，螺栓采用梁單元模擬，梁單元半徑為10mm，鋁合金采用理想彈塑性本構(gòu)，材料屬性如下圖所示： 材料屬性 為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用半結(jié)構(gòu)分析，支座底部為固定約束，右側(cè)為對(duì)稱邊界條件： 邊界條件 采用梁單元模擬螺栓，螺栓與螺栓孔采用coupling

<p>Abaqus常用螺栓連接簡(jiǎn)化建立一般采用“螺栓頭部耦合近似+螺栓牙部耦合近似+參考點(diǎn)剛性梁單元連接”的方式，為方便工程簡(jiǎn)便操作，本文提供插件：螺栓頭部耦合建立插件“buildCouplingByPointAndEdgesLoopStep”、牙部耦合建立插件“buildCouplingByOnlyFacesLoopStep”、剛性梁插件“boltOn2RP”。

本章選用abaqus有限元軟件進(jìn)行建模分析，螺栓或鉚釘單元為實(shí)體單元C3D8R，其余均選擇abaqus2019新開發(fā)的實(shí)體殼單元CSS8，具體有限元模型見圖3。連接板件之間的接觸和螺栓與連接板件之間的接觸選擇有限滑移的面-面接觸以保持較大的滑移。螺栓或鉚釘?shù)念A(yù)緊力通過“Bolt load”對(duì)螺栓中間面進(jìn)行施加。

為協(xié)助接觸面網(wǎng)格的 對(duì)齊，另外創(chuàng)建了轉(zhuǎn)向座“域”（見下圖青色），可簡(jiǎn)化接 觸工作。這個(gè)部件在Abaqus內(nèi)通過固連接觸連接到轉(zhuǎn) 向體其它部分。為模擬螺栓裝配流程而創(chuàng)建內(nèi)套和轉(zhuǎn)向接頭座之間的虛 擬螺栓。套中心承受外部工作負(fù)載。鋁和鋼的非線性壓 力-應(yīng)變曲線導(dǎo)入AFC進(jìn)行非線性分析。接觸對(duì)和螺栓張 力都在AFC中創(chuàng)建。

圖 8 接合處的變形等高線圖 圖 9 粘結(jié)接觸的接觸狀態(tài)圖總結(jié)：本案例闡述了螺栓預(yù)緊力建模的流程，并對(duì)比了有無(wú)螺栓預(yù)緊力情況下的仿真結(jié)果。施加螺栓預(yù)緊力能夠提升結(jié)構(gòu)整體性、優(yōu)化應(yīng)力分布并提高節(jié)點(diǎn)剛度。【點(diǎn)擊下方查看案例視頻】

針對(duì)一個(gè)實(shí)際工程結(jié)構(gòu)，可能會(huì)包括很多焊接、螺栓連接或者鉸接，為了減小建模工作量，我們常常會(huì)對(duì)模型做簡(jiǎn)化處理，比如在abaqus中我們可以用beam梁單元模擬螺栓連接，用cweld模擬焊接或者使用Coupling+Connector+Coupling組合，這里的Connector包括Translator、Cylindrical、Hinge、Axial和Beam等；使用插件可以大幅度縮短我們建連接器所用時(shí)間

橫桿與腹板鉸接處采用直徑為12 cm的半圓鋼板與鋼梁腹板處由鋼梁?jiǎn)挝患庸ず附佣桑摪搴穸? cm。斜桿與腹板鉸接處采用直徑40 cm的1/4圓形鋼板與鋼梁腹板和下翼緣拐點(diǎn)處由鋼梁?jiǎn)挝患庸ず附佣桑摪搴穸? cm，均采用M24螺栓與橫桿連接。在工字鋼與鋼梁直接接觸不密貼部分采用兩個(gè)木楔從工字鋼兩側(cè)塞緊。搭建完成的鋼板組合梁現(xiàn)澆托架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文通過abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁單元模擬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

中叫“coup kin”，體現(xiàn)一種剛性的連接行為Rbe3也代表一種特殊的多點(diǎn)約束方式，simulation中叫“分布”，ansys中叫“rbe3”，abaqus中叫“coup dis”，體現(xiàn)一種柔性的連接行為當(dāng)然，用來(lái)模擬綁定連接行為的方式還有很多，比如分布式的rbe2，分布式的rbe3，梁單元等等，本文僅對(duì)常用幾種進(jìn)行探討，在探討的過程中大家自然可以感受到為什么會(huì)有這么多方式對(duì)比計(jì)算

圖4是為螺栓截面建立的草圖。 （3）有了螺栓截面的草圖，接下來(lái)應(yīng)用曲面工具中的平面工具按鈕，為螺栓零件區(qū)域建立截面模型。 圖5 如圖5所示，利用平面工具，根據(jù)草圖2生成了螺栓零件的截面模型，這時(shí)，在曲面實(shí)體下有了相應(yīng)的截面實(shí)體列表。 圖6 重復(fù)新建草圖→平面工具過程完成全部6個(gè)零件截面建模，結(jié)果如圖6。

模型建立 首先，需要建立鋼筋混凝土梁的幾何模型。可以使用 Abaqus/CAE 中的建模工具，或者導(dǎo)入其他 CAD 軟件創(chuàng)建的模型。 然后，定義材料屬性。對(duì)于混凝土，可以選擇合適的本構(gòu)模型，如混凝土損傷塑性模型。對(duì)于鋼筋，可以采用彈塑性本構(gòu)模型。 接下來(lái)，設(shè)置鋼筋和混凝土之間的接觸關(guān)系。

[3]王守晗.預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件鋼筋約束漿錨搭接試驗(yàn)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2018.文件.7z

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 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)僅涵蓋建模過程教學(xué)，不涉及曲線擬合內(nèi)容。