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（先構(gòu)建草圖再建立模型可以節(jié)約裝配時(shí)間）圖1混凝土尺寸參數(shù)來(lái)源：胡少偉,魯文妍.基于XFEM的混凝土三點(diǎn)彎曲梁開(kāi)裂數(shù)值模擬研究[J].華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(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。

二、計(jì)算任務(wù)1.模型裝配及接觸連接計(jì)算模型取自《混凝土結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》（第六版）習(xí)題8-3。 計(jì)算模型為鋼筋混凝土屋架下弦按軸心受拉構(gòu)件，見(jiàn)圖2。模型只包含1個(gè)part。截面寬200mm，截面高160mm。因?yàn)榘咐Ｐ洼^為簡(jiǎn)單，混凝土梁采用B21單元模擬，鋼筋通過(guò)在與混凝土單元共節(jié)點(diǎn)建立鋼筋箱型截面單元實(shí)現(xiàn)。

在細(xì)觀混凝土開(kāi)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(guò)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(duì)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。

（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(kāi)裂，UHPC 加固層承擔(dān)部分拉應(yīng)力延緩開(kāi)裂，BFRP 布主要承受拉應(yīng)力且分布均勻，限制裂縫開(kāi)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(kāi)裂后斷裂。

鋼筋與混凝土的相互作用2.1 粘結(jié)滑移關(guān)系鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移關(guān)系是模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。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)。

方鋼管混凝土短柱數(shù)值模擬幾何模型如下所示：圖1混凝土模型圖2鋼管模型圖3壓板模型圖4方鋼管混凝土短柱裝配模型（2） 材料屬性：混凝土材料采用 ABAQUS 中的塑性損傷模型，鋼管采用隨動(dòng)強(qiáng)化彈塑性模型。

但對(duì)于更一般的結(jié)構(gòu)，用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬不一定合適，需要采用更一般的單元，ANSYS提供了專用的鋼筋混凝土實(shí)體單元SOLID65來(lái)模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該單元材料采用混凝土材料模型，可定義混凝土的開(kāi)裂、壓碎準(zhǔn)則。 另外可以定義鋼筋方向和體積率，可用來(lái)模擬鋼筋混凝土的破壞。

ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開(kāi)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(duì)纖維混合基體整體性能的影響 開(kāi)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(yàn)。

雖然它主要致力于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析，但可以用于素混凝土；</p><p>3. 可用“rebar”選項(xiàng)模擬混凝土中的鋼筋；</p><p>4. 適于低圍壓下混凝土單調(diào)、往復(fù)和動(dòng)力荷載下的計(jì)算；</p><p>5. 是非相關(guān)多軸硬化塑性和各向同性線性損傷模型的綜合，用于描述由于混凝土斷裂引 起的不可恢復(fù)的損傷；</p><p>6. 允許循環(huán)加載過(guò)程中用戶對(duì)于剛度恢復(fù)進(jìn)行控制；</p><p>7.

為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在混凝土受拉區(qū)設(shè)置鋼筋，當(dāng)混凝土受拉開(kāi)裂后，鋼筋因其較高的抗拉強(qiáng)度仍然能夠繼續(xù)承擔(dān)拉力，而梁的受壓區(qū)也能夠繼續(xù)承擔(dān)壓力，二者協(xié)同工作，各司其職，使得鋼筋混凝土梁相較于素混凝土承載力得到明顯提高。

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(guò)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(kāi)裂、壓碎等非線性特性。

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(kāi)裂行為，主要內(nèi)容包括：混凝土開(kāi)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(zhǎng)度為80 mm。

圖 31 再生磚混凝土應(yīng)力 圖 32 再生磚混凝土位移 圖 32 再生磚混凝土位移力曲線

此外，還需定義纖維與混凝土之間的界面屬性，如界面粘結(jié)強(qiáng)度、界面摩擦系數(shù)等，以準(zhǔn)確模擬纖維與混凝土之間的相互作用。?3、 XFEM 原理應(yīng)用基于 XFEM 的基本原理，在模型中引入裂縫單元。XFEM 通過(guò)富集函數(shù)來(lái)描述裂縫附近的位移場(chǎng)，能夠在不重新劃分網(wǎng)格的情況下準(zhǔn)確模擬裂縫的萌生、擴(kuò)展和分叉等復(fù)雜過(guò)程。

<p>Abaqus子程序編程在車輪荷載下對(duì)混凝土板的損傷分析方法，包括以下步驟：獲取數(shù)值模擬所涉及的鋼筋混凝土本構(gòu)模型參數(shù)和車輛參數(shù)；建立符合要求的有限元模型進(jìn)行數(shù)值模擬；利用Fortran編程模擬車輛輪胎與混凝土接觸面的壓力荷載和運(yùn)行速度；通過(guò)Abaqus在特定程序模擬不同車輛荷載和速度情況下混凝土損傷和破壞情況，選用Abaqus中CDP模型分析在動(dòng)態(tài)加載條件下混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)和混泥土材料由損傷引起的剛度退化和導(dǎo)致的拉壓屈服強(qiáng)度改變準(zhǔn)則作為混凝土損傷判別準(zhǔn)則

ABAQUS中的殼單元大家通常用于模擬鋼板等鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)于混凝土板殼，新手可能對(duì)內(nèi)部的配筋方式，以及前后處理方法可能存在各種問(wèn)題。實(shí)際上，ABAQUS提供了鋼筋混凝土板配筋的接口，這種“寫(xiě)入式”而不進(jìn)行直接建模的方法通常比較冷門且后處理相對(duì)不主流。今天喵星人就通過(guò)一個(gè)教程教你學(xué)會(huì)鋼筋混凝土殼單元的前處理與后處理。