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在前面的視頻中已經(jīng)有了三維隨機球體骨料的細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）。 簡單三維球體細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)于在三維細觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。

本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實體模擬混凝土2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規(guī)。FRP材料的單層板模型，并且采用常規(guī)殼方式進行鋪層，自定義了“離散”坐標系。3. 在分析部上，打開幾何非線性，輸出參考點RP-1的力和位移。4.

摘 要：硬化土模型在描述軟土和較硬土的變形特性上有較好的表現(xiàn)，文章結(jié)合有限元軟件ABAQUS中的UMAT二次開發(fā)平臺，編寫了硬化土本構(gòu)模型子程序，提高了硬化土模型的泛用性，并提出了通過NewtonRapson迭代、Runge-Kutta迭代等數(shù)值方法求解任意應(yīng)變增量對應(yīng)的應(yīng)力增量，最后通過室內(nèi)三軸壓縮試驗數(shù)據(jù)驗證了程序的正確性和合理性。

</p><h2>1 線性損傷模型與塑性模型</h2><p>本節(jié)簡要介紹構(gòu)成混凝土塑性損傷模型的線性損傷模型與塑性模型(Hibbitt等，2003)。

<p>本內(nèi)容基于丁發(fā)興開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”所開發(fā)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，在附件中。

混凝土塑性損傷模型在工程上應(yīng)用較為廣泛，同類型的本構(gòu)模型多內(nèi)置于各類仿真軟件中，供用戶模擬混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和受力情況。本文根據(jù)Peter Grassl 和 Milan Jira′sek 2006年的文章《Damage-plastic model for concrete failure》進行本構(gòu)模型代碼復(fù)現(xiàn)，并對文中的模型進行了一些簡化。

在屬性部分，混凝土采用塑性損傷模型，具體的模型在付費內(nèi)容中提供了Excel表格，直接輸入抗壓強度即可替換。FRP的材料按照彈性材料進行輸入，并按照最大的抗拉強度作為結(jié)束點。 在裝配部分，是1/4模型，并且建立參考點，為了施加荷載，建立參考點。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)格對齊。

方鋼管混凝土本構(gòu)模型，方鋼管約束混凝土本構(gòu)模型，mander混凝土本構(gòu)模型，自己做的方鋼管混凝土本構(gòu)模型，表格只要輸入相關(guān)參數(shù)，自動生成混凝土塑性損傷本構(gòu)關(guān)系，塑性損傷本構(gòu)模型。B站有鋼管混凝土軸壓驗證操作詳細視頻：https://www.bilibili.com/video/BV19R4y147gb?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

本內(nèi)容基于Lam和Teng開的FRP約束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FRP約束混凝土FRP約束混凝土模型，具體如下：模型介紹：本模型基于Lam和Teng所開發(fā)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，在附件中。

ABAQUS提供三種混凝土本構(gòu)關(guān)系模型，分別為脆性開裂模型、彌散開裂模型及損傷塑性模型，其中，混凝土損傷塑性 (Concrete Damaged Plasticity，CDP)模型是通過將各向同性下?lián)p傷彈性與拉伸和壓縮塑性相結(jié)合的方式來對混凝土的非彈性行為進行描述的，適用于Standard和Explicit兩大求解模塊，可用于模擬混凝土在任意荷載作用下的受力情況，同時考慮了由于拉、壓塑性應(yīng)變導(dǎo)致的彈性剛度的退化以及循環(huán)荷載作用下剛度的恢復(fù)

《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

圓柱容器內(nèi)的球體骨料堆積模型采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件建模生成，模型中的骨料通過球體重力堆積及二次振搗密實模擬，建立更加符合實際骨料分布狀態(tài)的混凝土細觀模型。

</p><p>鋼筋混凝土墻尺寸為2m×2m,強度C35,采用RHT材料模型。（FEM-SPH solid單元，網(wǎng)格尺寸1cm×1cm）</p><p>鋼筋為?10@150mm的雙層交錯布置，材料HRB400,采用MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型。(FEM-beam單元,單元長度1cm)</p><p>流體域：</p><p>整體采用S-ALE算法表征炸藥爆轟過程。

本文利用ABAQUS UMAT子程序，簡單實現(xiàn)了混凝土受拉狀態(tài)下的破壞。本構(gòu)模型的實現(xiàn)算法摘抄自DeBorst的書籍《Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures》，基本如下： 為了簡化模型，筆者將書中損傷部分做了簡化，不再采用損傷屈服面進行判定。

混凝土在細觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區(qū)（ITZ）組成，在Abaqus內(nèi)基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構(gòu)關(guān)系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區(qū)，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。

由于骨料形態(tài)的復(fù)雜性和空間分布的隨機性，建立一個能反映混凝土實際骨料級配、含量及其形態(tài)的隨機骨料模型并進行有限元分析，是深入解釋混凝土損傷機理的關(guān)鍵，也為研究混凝土性能提升提供了高效的方向指導(dǎo)。本文通過使用CAD插件實現(xiàn)Abaqus的模型構(gòu)建，建立包含球形、凸型多面體（碎石）骨料，并考慮了界面層的三維混凝土細觀隨機模型，并對骨料的空間分布進行探討。

在AutoCAD中建立混凝土細觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內(nèi)容分別另存為dxf格式文件，以備導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。 將保存的混凝土各組分圖形分別導(dǎo)入到COMSOL，并通過布爾運算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細觀模型。

在ABAQUS內(nèi)采用CT2Model3D Multi-Material插件，選擇添加邊界后的文件夾內(nèi)的任意一張圖像，即可基于背景網(wǎng)格方式完成包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的三維混凝土細觀有限元模型重建。 下篇文章將介紹通過混凝土損傷塑性材料模型對重建后的混凝土試件進行受壓模擬。