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（先構(gòu)建草圖再建立模型可以節(jié)約裝配時間）圖1混凝土尺寸參數(shù)來源：胡少偉,魯文妍.基于XFEM的混凝土三點(diǎn)彎曲梁開裂數(shù)值模擬研究[J].華北水利水電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,35(04):48-51.圖1 模型尺寸圖（2） 材料屬性定義混凝土：采用混凝土MAXPS損傷，具體參數(shù)如圖1所示。

一、算例背景及分析技術(shù) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂是廣泛存在的現(xiàn)象，準(zhǔn)確的說從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役開始就進(jìn)入帶裂工作狀態(tài)，只是這種裂縫肉眼難以辨別并且對結(jié)構(gòu)安全沒有影響。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，見圖1。

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)加載和動態(tài)加載條件下的力學(xué)響應(yīng)。該模型在考慮了鋼筋和混凝土相互作用的基礎(chǔ)上，提出了節(jié)點(diǎn)豎向承載力驗算公式和剪力計算公式，對梁類型的構(gòu)件能夠同時定義強(qiáng)化、軟化行為，并可描述混凝土的開裂/壓碎損傷（卸載剛度的折減）。干貨資料：

在細(xì)觀混凝土開裂研究中，仿真可直觀揭示混凝土中多相材料的破壞特征及微觀裂縫的發(fā)展規(guī)律。本案例建立包含隨機(jī)多邊形粗骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）及水泥砂漿在內(nèi)的細(xì)觀混凝土梁二維模型，對混凝土梁在三點(diǎn)彎曲工況下進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土梁跨中部位的裂縫發(fā)展情況。

ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂計算功能，其中土木專用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計算適用于混凝土梁結(jié)構(gòu)的非線性計算（包括開裂），可以直接通過截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。

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

簡單三維球體細(xì)觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學(xué)咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，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。

為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。 （1）混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會使混凝土強(qiáng)度降低。 （2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水劑可使混凝土用水量減少25％。

</p><h2>1.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;線性損傷模型</h2><p>混凝土塑性損傷模型包括混凝土受拉開裂和壓碎兩種破壞機(jī)制，分別由<span style="background-color: yellow;">等效拉壓塑性應(yīng)變</span>決定。

為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。 （1）混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會使混凝土強(qiáng)度降低。 （2）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水劑可使混凝土用水量減少25％。

混凝土應(yīng)力：混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生徑向和環(huán)向應(yīng)力，在鋼筋周圍一定范圍內(nèi)應(yīng)力較大，隨著距離的增加逐漸減小。通過應(yīng)力云圖可清晰識別混凝土的高應(yīng)力區(qū)域，評估混凝土的開裂風(fēng)險。圖15 混凝土應(yīng)力云圖（2） 參數(shù)敏感性分析對比不同混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋直徑、保護(hù)層厚度下的粘結(jié)滑移曲線和應(yīng)力分布差異，總結(jié)關(guān)鍵參數(shù)對拉拔性能的影響規(guī)律。

（二）應(yīng)力分布 跨中受拉區(qū)，普通混凝土先出現(xiàn)拉應(yīng)力，達(dá)抗拉強(qiáng)度后開裂，UHPC 加固層承擔(dān)部分拉應(yīng)力延緩開裂，BFRP 布主要承受拉應(yīng)力且分布均勻，限制裂縫開展。受壓區(qū)，混凝土和 UHPC 共同承擔(dān)壓應(yīng)力，UHPC 因抗壓強(qiáng)度高分擔(dān)壓應(yīng)力較大。 （三）破壞模式 未加固梁主要為受拉區(qū)混凝土開裂后斷裂。

設(shè)計依據(jù)軟件依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》附錄C.2 混凝土本構(gòu)關(guān)系章節(jié)設(shè)計，混凝土的單軸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖C.2.3所示。

本文基于大型非線性有限元商用軟件Abaqus模擬混凝土I型開裂行為，主要內(nèi)容包括：混凝土開裂模型介紹、數(shù)值模擬細(xì)節(jié)、后處理分析。模型介紹 本文講解的模型數(shù)據(jù)選自胡少偉課題組[2]，模型尺寸圖所示，彈性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉強(qiáng)度：1.65 Mpa，斷裂能：102.8 N/m，預(yù)置裂紋長度為80 mm。

一、為什么要用 Abaqus 進(jìn)行鋼筋混凝土四點(diǎn)彎分析？ 準(zhǔn)確性高 Abaqus 可以準(zhǔn)確地模擬鋼筋和混凝土之間的相互作用。通過定義合適的本構(gòu)關(guān)系和接觸屬性，可以考慮鋼筋的彈塑性行為以及混凝土的開裂、壓碎等非線性特性。

本文基于北鯤云云計算平臺模擬混凝土I型開裂行為，主要內(nèi)容包括：混凝土開裂模型介紹、數(shù)值模擬細(xì)節(jié)、北鯤云操作方法以及使用感想。本文講解地模型數(shù)據(jù)選自胡少偉課題組[2]，模型尺寸如下圖所示，彈性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉強(qiáng)度：1.65 Mpa，斷裂能：102.8 N/m，預(yù)置裂紋長度為80 mm。