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<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。

01 分離式建模方法（考慮粘結(jié)滑移）半年沒(méi)更帖子，最近有時(shí)間繼續(xù)把坑補(bǔ)完。上次介紹了ANSYS中模擬鋼筋混凝土構(gòu)件的分離式建模方法，鋼筋和混凝土之間的相互作用關(guān)系是共節(jié)點(diǎn)。而實(shí)際上，鋼筋與其附近的混凝土之間存在粘結(jié)-滑移的關(guān)系。

案例概述本案例展示了一個(gè)基于 ANSYS APDL 的超大跨鋼管混凝土拱橋有限元建模與分析過(guò)程。橋梁主跨超過(guò) 400 米，模型采用雙單元法（Double-Element Method），以簡(jiǎn)化且合理的方式模擬鋼管混凝土拱橋在彈性階段的整體受力與剛度特性。模型經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證，可一次性完成恒載分析并順利收斂，結(jié)果穩(wěn)定可靠，可作為工程參考和教學(xué)示例的基礎(chǔ)模型。

鋼纖維混凝土（SFRC）彌補(bǔ)了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學(xué)本構(gòu)模型，本案例通過(guò)CAD隨機(jī)纖維3D插件建立隨機(jī)分布的纖維線模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過(guò)梁單元纖維模型，研究細(xì)觀纖維混凝土梁在三點(diǎn)彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。

4、粘結(jié)滑移的模擬，鋼筋采用link單元，混凝土采用solid185單元，在梁截面的兩個(gè)方向只須耦合其自由度，在縱向（縱筋方向）添加非線性彈簧Combin39即可，難度在于本構(gòu)。在普通的鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移作用多此一舉，若研究課題中，鋼筋和混凝土間的粘結(jié)-滑移作用本身就是重點(diǎn)或者參數(shù)之一，可以試試這種建模思路。

對(duì)于鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模型而言，整體模型較為簡(jiǎn)便，可直接通過(guò)ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節(jié)點(diǎn)）。 主要技術(shù)參數(shù)是通過(guò)BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來(lái)控制鋼板的強(qiáng)制位移來(lái)使混凝土梁充分受力，同時(shí)也需要對(duì)支撐板與梁之間的接觸進(jìn)行合理設(shè)置。

圖2混凝土梁有限元模型根據(jù)上述提到的三種模型，簡(jiǎn)化模型和實(shí)體模型情況如下圖所示。 圖3（a）鋼筋混凝土梁簡(jiǎn)化模型與實(shí)體模型 圖3（b）鋼筋混凝土梁簡(jiǎn)化模型與實(shí)體模型【三種方法建模難點(diǎn)分析】對(duì)于第一種模型，即簡(jiǎn)化模型而言，建模上并無(wú)難點(diǎn)，只需要將桁架鋼筋（truss steel）內(nèi)置進(jìn)混凝土單元即可，此方法簡(jiǎn)潔高效，被大多數(shù)學(xué)者采納。

【STKO助力OpenSEES】零長(zhǎng)度單元的使用及其在六層帶金屬阻尼器混凝土框架中的模擬實(shí)現(xiàn)關(guān)于Abaqus: 1.Abaqus 基于python的plugin 開(kāi)發(fā)，生成常用建模部件，可以輔助我們快速建模 2.Abaqus基于python的懸臂梁參數(shù)化分析（基礎(chǔ)）科研分享 1.

基于上述背景，本文基于北鯤云超算平臺(tái)預(yù)置的ABAQUS軟件對(duì)混凝土柱進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過(guò)外側(cè)包裹CFRP來(lái)對(duì)原有混凝土柱進(jìn)行增強(qiáng)加固處理，對(duì)比有無(wú)CFRP包裹對(duì)鋼筋混凝土柱承載力的影響。

但是，對(duì)於包含 DOE 或超穎透鏡的系統(tǒng)進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì)總是很棘手的。沒(méi)有通用的方法可以處理所有情況。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體情況決定其系統(tǒng)的策略。許多設(shè)計(jì)過(guò)程需要兩種不同的光學(xué)理論/算法來(lái)分別處理光束在自由空間和微結(jié)構(gòu)中的傳播，而其他一些過(guò)程僅使用純光線追跡來(lái)達(dá)到目標(biāo)。由於模擬技術(shù)發(fā)展迅速，因此本文可能沒(méi)有涵蓋所有可用方法。

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(004): 48-51.[3] Ahmad H, Sugiman S, Jaini Z M, et al.

在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)球體及ITZ界面層混凝土細(xì)觀模型可采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過(guò)渡區(qū)3D插件建模后將模型導(dǎo)入。 在插件內(nèi)設(shè)置好模型參數(shù)后運(yùn)行，插件會(huì)自動(dòng)完成隨機(jī)球體、界面過(guò)渡區(qū)、基體模型的建立。插件已將不同部件分圖層進(jìn)行建模，將模型整體導(dǎo)出為IGES格式文件。

模型預(yù)覽 本案例為Abaqus內(nèi)建立的包括多面體骨料、端鉤纖維、長(zhǎng)方體砂漿基體在內(nèi)的三相纖維混凝土細(xì)觀模型。本案例僅提供一種端鉤纖維混凝土的參數(shù)化建模方案，生成Abaqus三維纖維混凝土幾何模型，并未涉及材料屬性、分析步、載荷等有限元模擬內(nèi)容。