abaqus参数报告.docx

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abaqus参数报告

断裂模拟方法：

一.弥散裂缝模型弥散裂缝模型也可以称为分布裂缝模型,是在年提出的`叫。

此模型假设当单元的最大主应力超过混凝土抗拉强度时,单元在最大主应力垂直的方向形成无数平行的微裂纹如图一所示。

单元发生损伤,需对单元的本构矩阵进行调整。

弥散裂缝模型认为开裂的混凝土还具有一定的连续性,将实际的裂缝“弥散”到整个单元中。

在第一条裂缝出现后,认为混凝土变成了一种“正交异性体”。

裂缝不是离散的或单个的。

此模型一开始认为,当单元开裂时,沿裂纹面垂直方向的应力立刻为零,裂纹面垂直方向与裂纹面切线方向失去了任何抵抗拉应力、剪应力的能力,而另外方向的刚度不变,如果三个方面都发生开裂,则认为这个单元完全失效。

因而单元的弹性矩阵为零。

后来人们发现混凝土开裂后,由于裂纹面颗粒与颗粒之间的相互叹合,裂纹面的抗拉能力并不立即降为零,并且裂纹面还具有一定的抗剪能力。

并且,应力应变曲线具有明显的下降阶段。

于是在本构模型中引进了剪力传递系数,它反映了骨料咬合作用,并且考虑开裂的受拉软化特性,在应变可加性基础上建立开裂单元的本构关系,得到有多条、固定裂纹的单元本构关系或考虑最大主应力方向在加载过程中不断改变的旋转裂纹模型、考虑材料塑性的弹塑性断裂模型。

因为此类模型只需改变开裂单元的本构关系,无须改变单元形式或重新划分单元网格,因此,广泛使用于混凝土结构断裂模拟。

提出裂缝带模型和非局部连续模型,引入裂缝带、断裂能概念,减少了单元尺寸的影响。

但裂缝带模型假设断裂过程区的宽度是单元的宽度与实际不符。

非局部连续模型的物理意义不明确,且只针对工型张开型裂缝。

二.据北建工一常使用损伤模型的学生说，用损伤模型模拟效果也不错。

《混凝土抗压强度与断裂参数尺寸效应的数值模拟研究》

三.《混凝土塑性弥散裂缝模型和应用》混凝土梁的尺寸为600mm×180mm×100mm［3］，2个支撑点间长度为500mm，载荷作用点离左端支撑点距离为175mm，预设在混凝土梁上的裂缝深度为30mm，见图1．试验中混凝土参数属性见表1．

四.ABAQUS中的混凝土模型开裂问题  

应用弥散裂纹模型。

    在SWIME仿真论坛看了些帖子，有的人提出弥散裂纹模型裂缝可通过显示积分点上的主塑性应变矢量图来近似表示，因为弥散模型计算裂缝时采用塑性屈服面的方法判断裂缝面产生。

因此出现裂缝就有塑性应变发生，不知道可不可以认为出现塑性区就有裂缝产生？

    混凝土材料属性可以用一下命令定义：

*SOLIDSECTION,ELSET=SLAB,MATERIAL=CON

*MATERIAL,NAME=CON

*DENSITY

2400.0,

*ELASTIC,TYPE=ISOTROPIC

2.8e10,0.167

*Concrete

3.75e+6,    0.

12.5e+6,0.0015

*FailureRatios

1.16,0.0625,1.28,0.28              

*TENSIONSTIFFENING

1.,0.

0.,5.E-4

    裂缝单元输出可以用命令：

*ELPRINT,elset=slab,FREQUENCY=100                            

CRACK,

CONF

  在数据文件DAT里输出开裂单元节点、方向、条数。

经论证开裂单元就是塑性应变不为0的单元。

这样在模型中就可以选出开裂单元出来。

但方向就不知道怎么在模型中显示出来了。

5.《对abaqus中混凝土弥散开裂模型的静立特性分析》

本例模型尺寸非常相似混凝土试件的有限元模型尺寸为200mm×200mm×50mm,采用三维8节点缩减积分单元（ABAQUS软件中代号为C3D8R）对模型进行离散,单元尺寸为10mm×10mm×10mm,整个试件共离散了2000个单元。

根据Kupfer试验结果,有限元计算参数如下:

混凝土弹性模量32.5GPa,泊松比0.2,密度2400kg/m3,初始压缩屈服应力11.38MPa,最大压缩屈服应力32.8MPa,双轴极限压应力与单轴极限压应力之比为1.16,单轴拉伸破坏应力与单轴极限压应力之比的绝对值为0.1。

有限元模型如图2所示。

模拟过程中在垂直和水平2个方向分别对模型试件施加均布应力,加载方式以位移控制为主,具体实施方法因荷载应力比的不同有所区别。

对单轴拉压以及应力比1∶1的双轴拉压模拟,采用的加载方式是位移加载,以反映出试件的应力软化阶段。

而对应力比非1∶1的双轴拉压模拟,则采用的是应力加载。

其原因主要是考虑到体积变化,如果同样采用位移加载,不能保证在整个模拟过程当中保持初始的应力比,这样与真实的试验是不相符的。

但是,由于使用应力加载时在数值处理上有问题,所以没有给出应力软化阶段的计算结果。

以下分析中均以拉应力为正,用T表示应力比。

Abaqus中混凝土本构模型中相关参数报告

在abaqus中只有三中混凝土本构模型：

弥散裂纹模型、混凝土损伤塑性模型和混凝土脆性断裂模型，一般用得比较多的是前两者。

其中弥散裂纹模型只能用于abaqus/standard中，而脆性断裂模型则只能用于abaqus/explict中，只有混凝土损伤模型能在两个模块中使用。

一、混凝土弥散裂纹模型

混凝土弥散裂纹模型是使用定向的损伤弹性（弥散裂纹）以及各项同性压缩塑性来表示混凝土的非弹性行为。

它能任何单元、结构上，包括梁、杆、壳和实体单元。

既能用与素混凝土也能用于钢筋混凝土结构，可以通过rebar来嵌入钢筋。

此混凝土模型能用于任何单元。

1、裂纹控制

Abaqus中的混凝土弥散裂纹模型不是跟踪单个的宏观裂纹，产生裂纹后各个计算点都是独立的，裂纹的影响只针对某个积分点的应力和关联的刚度。

产生裂纹后，还是要承担一部应力的，而不是像宏观裂纹产生后完全失去承载能力。

2、拉伸行为

A、弹性阶段：

混凝土的弹性阶段是线性变化的，与钢筋之间是独立的，仅通过界面的一些滑移和销钉作用关联起来。

B、失效后的抗拉刚度：

在混凝土在拉伸作用下失效后，钢筋的作用突出，这时用Tensionstiffening选项来描述混凝土开裂后的后续行为，它也反应了开裂后与钢筋的关系，而钢筋对其的影响依赖与钢筋的密度、两者之间的粘结质量以及网格划分大小与混凝土截面与钢筋截面大小的关系。

开裂后两者是独立的，只有在计算点他们才是关联的。

这个选项是必须和*concrete一起使用的。

其类型有两种，下面讲到。

C、失效后混凝土的保持力：

用Crackedshearretention定义混凝土的破裂后的保持力，它只需要定义一个影响系数乘以在为破坏时的弹性剪切模量，即可得到新的剪切模量，也就使得破坏后的剪切刚度线性的减小。

3、压缩行为

当主应力分量是压缩应力时，混凝土的的响应用等效压力和Mises等效偏斜应力表示的屈服面来表达，并用关联塑性和各向同性硬化来简化，假设了当变形超出极限应力点时弹性响应不受非弹性变形的影响，这和实际是不符的。

另外在混凝土处于很大的压应力时所表现出来的非弹性响应并没有在模型中表达出来，而这些简化却能大大的提高了计算的效率。

A、单轴行为：

持续加载，当达到极限应力时，材料失去了强度，而当进入到非弹性阶段后产生了非弹性应变，这会损伤混凝土的弹性性质，而这在弥散模型中被忽略了。

B、多轴行为：

通过失效面和应力空间流动的概念把单轴行为推广。

C、失效面（可选）：

用*Failureratios定义，也可选择加入温度和场的数据。

4、在abaqus中的定义

A、用*concrete定义混凝土选用的模型，数据行包括抗压应力、塑性应变，塑性应变必须从0开始；

B、*tensionstiffening：

用于模拟混凝土和钢筋之间的交互关系。

*tensionstiffening，dependencies=##，type=##

Type类型有两种：

Type=strain（缺省）：

通过直接定义混凝土开裂后的应力－应变曲线来描述混凝土裂后特性；

数据行：

混凝土的剩余应力与开裂时应力之比，直接应变减去开裂应变的绝对值，温度，第一场变量，，，，第五场变量

Type=displacement：

通过位移来解释混凝土开裂后的特性

数据行：

开裂后混凝土丧失强度时的位移，温度，第一场变量，，，，第五场变量

C、*failureratio：

定义模型破坏面形状

 数据行：

（双轴极限压应力与单轴极限压应力之比（默认1.16），单轴极限拉应力与单轴极限压应力之比的绝对值（默认0.09），双轴极限压应力对应的塑性应变主分量与单轴极限压应力对应的塑性应变之比（默认为1.28），平面应变状态下开裂时受拉主应力与单轴拉应力之比（默认为1/3））

D、*shearretention（可选）：

开裂表面混凝土抗剪模量是穿越裂缝的受拉应变函数

数据行：

e-close,e-max,,,温度，第一场变量，，第三场变量

二、混凝土损伤塑性模型

混凝土损伤塑性模型是使用各向同性损伤弹性结合各向同性拉伸和压缩塑性模式来表示混凝土的非弹性行为。

可用于各种单元和结构中，也可用于素混凝土和钢筋混凝土，能通过rebar在其中嵌入钢筋，能用于单向加载、循环加载和动力加载等场合，且有良好的收敛性。

允许用户控制在循环加载下的回弹能力，允许定义应变的敏感系数等。

该模型是基于塑性的连续的损伤模型，它假定混凝土的两个主要机械行为是拉断和压碎，分别由

和

控制。

但梁单元中B31,B31H,B32,B32H,B33,和B33H不能使用此模型。

而开口截面单元能使用此混凝土模型。

1、单轴拉伸和压缩行为

如图：

2、单轴循环加载行为

如图：

3、多轴行为

4、钢筋：

钢筋可以通过rebar嵌入，也可以用embedded嵌入，其中rebar只能用于abaqus/standard模块下的单元，而embedded则只能将其他单元嵌入到solid单元里。

在钢筋混凝土内，钢筋是用杆单元模拟的，与混凝土的关系是独立的，仅通过界面的滑移和销钉作用联系，而且用tensionstiffening来定义两者的关系。

5、在abaqus中的定义

A、*concretetensionstiffening，type=###，dependencies=###：

定义混凝土收来开裂后的特性

Type=strain（缺省）：

通过开裂后的整个应力－开裂应变关系定义混凝土开裂后特性

Type=displacement：

混凝土开裂后的特性实通过应力－开裂位移关系来反映的；

Type=gfi：

根据破坏荷载与开裂能量的关系来反映混凝土开裂后的特性。

B、*concretecompressionhardening：

定义混凝土在强化阶段的属性，定义素混凝土当超出弹性范围时，用一个非弹性的应变来代替塑性应变。

 数据行：

抗压屈服应力，非弹性压碎应变，非弹性压碎应变率，温度，第一场变量，第二场变量，，第四场变量

C、*concretetensiondamage，dependencies=##，compressionrecover=##，type=#

定义混凝土的开裂破坏的模型，定义了混凝土破坏的回复能力。

数据行：

抗拉破坏变量dt，直接开裂应变,温度，第一场变量，第二场变量，，，第四场变量

其中compressionrecover指从抗拉状态转入抗压状态时混凝土材料的抗压刚度的恢复系数，如果wc=1则表示材料完全恢复抗压刚度，当wc=0时表示材料不能恢复抗压刚度，1>wc>0时表示材料恢复部分抗压刚度；

Type有strain和displacement两种。

D、*concretecompressiondamage，dependencies=##，compressionrecover=##，type=##

与上个相同，只是数据行的第一个是抗压破坏变量dc

E、*concretedamagedplasticity：

定义混凝土损伤塑性模型的流动势，屈服面，混凝土粘滞参数;

数据行：

膨胀角（度数），流动势的偏度，cb/c0,kc,u,温度,第一个场变量，第二个场变量，，，第四个场变量

3、脆性断裂模型

此模型只能用于二维的梁单元，所有不在考虑中。

显式动力时程分析模块

1、能使用混凝土模型：

混凝土损伤模型和脆性断裂模型

2、能使用梁单元：

B31和B32

3、能使用的杆单元：

T3D2

4、能使用的膜壳单元：

ACIN3D4、ACIN3D3、M3D4R、M3D3、SFM3D4R、SFM3D3、S4R、S4RS、S4RSW、S3R、S3RS

5、能使用的实体单元：

C3D8R、C3D6、C3D4、C3D10M、AC3D8R、AC3D6、AC3D4、C3D8RT、C3D6T、C3D4T（另外有几种带限制性的实体单元）