abaqusrebar定义重要资料.docx

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abaqusrebar定义重要资料

REBAR的各种用法

2．2．3定义加强筋

用途：

在膜、壳和面单元中用于定义单项加强层。

通过在主实体单元中插入面或者膜单元来添加加强层

在standard中可以采用beam单元来模拟离散的加强筋

不能用于热传导分析和质点发散分析，但是可用于热力耦合分析中。

在热力耦合分析中，加强筋单元没有热传导和比热特性。

可以拥有和其主单元不一样的特性。

定义REBARLAYER的4种方式：

1）*MEMBRANESECTION,ELSET=memb_set_name定义膜单元

*REBARLAYER

2）*SHELLSECTION,ELSET=shell_set_name定义壳单元

*REBARLAYER

3）*SURFACESECTION,ELSET=surf_set_name定义面单元

*REBARLAYERrebarlayername定义加强层的名字

4）*EMBEDDEDELEMENT,HOSTELSET=solid_set_name在实体单元中直接定义rebar

memb_set_nameorsurf_set_name

REBAR的几何特性定义

1）其定位总是参照局部坐标系

2）其几何尺寸可以是常数，也可以是关于圆柱坐标系的径向位置函数，也可以采用轮胎充气公式来定义。

但是等效的rebar厚度＝面积A/间距S。

3）对于壳单元，必须定义rebar在壳厚度方向上与壳中面的距离。

如果壳的厚度通过节点厚度来定义，该距离将按系数（结点厚度/壳截面厚度）缩放；如果壳厚通过单元属性定义，该距离将按系数（单元属性定义厚度/壳截面厚度）缩放。

等间距REBAR的定义

*REBARLAYER,GEOMETRY=CONSTANT

间距关于圆柱坐标系的径向位置函数的rebar的定义：

角度间距值也能用于非径向rebar和非零定位角的rebar。

这些rebar中定位角不会发生改变。

角度间距值只用于计算rebar之间的间距（＝S×rebar从旋转中心开始的径向半径）。

如果这种rebar用于三维实体，必须定义局部坐标系。

*REBARLAYER,GEOMETRY=ANGULAR

采用轮胎充气公式定义rebar

主要考虑轮胎充气前的rebar角度不同于充气后轮胎上rebar的角度，而充气前的角度可以精确得到。

这种差异可以采用lift方式进行映射弥补。

其映射公式如下：

*REBARLAYER,GEOMETRY=LIFTEQUATION

Rebar局部坐标系的定义

Rebar局部坐标系与含有rebar的材料的局部坐标系不相关。

其角度定义总参照局部坐标系1轴。

采用充气公式计算的rebar的定位，不论是采用等角间距还是采用等距方式，都参照圆柱坐标系。

对于三维实体单元必须定义局部坐标系。

用于三维实体单元的局部坐标系

可采用*ORIENTATION定义。

如果不定义的话，将采用默认投影的局部坐标系。

右手法则定义旋转角度正向，从1轴指向2轴。

如果壳、膜或面单元弯曲，其局部坐标系1轴也在通过单元的方向上发生变化，其初始定位角度也变化。

壳、膜或面单元截面定义上的方向定位不会影响rebar角度定位。

例如下图：

按照自定义的局部坐标系定位

Figure2.2.3–5按照缺省的局部坐标系定位.

*ORIENTATION,NAME=name

*REBARLAYER,ORIENTATION=name

用于轴对称单元的局部坐标系的定义

以r-z平面来测量定位角度

Figure2.2.3–6Exampleofcircumferentialrebarsinaxisymmetricshellelements.

在轴对称单元中不能再采用自定义局部坐标系定位rebar，可以采用r-z平面来定位角度。

沿轴对称膜/壳/面单元法向正向为正。

如果在无扭曲的轴对称膜/壳/面单元上采用了非0和非90度的定位角，abaqus认为rebar被平衡（一半rebar采用a角度铺设，一半采用－a角度铺设，内部计算相应变化）。

这种rebar不能用于轴对称模型转换。

推荐采用在带扭曲的单元上采用rebar。

大位移考虑

在几何非线性分析中rebar的几何特性会随着结果而变化。

Rebarlayer的变形由壳\膜\面单元的变形梯度决定。

Rebar随着真实变形而旋转，但不会随着膜\壳\面单元的材料积分点的刚体平均旋转而旋转。

Figure2.2.3–7Rebarorientationevolvesinageometricallynonlinearanalysis.

在变形过程中，rebar方向始终对齐单元的等参方向。

采用beam单元定义rebar

Figure2.2.3–8Rebarlocationinabeamsection.

需要定义含有rebar的单元、截面积、相对于梁单元的局部坐标轴的定位。

对每一根rebar采用不同的名字，用于后处理和预应力施加。

该命令在cae中不支持。

*REBAR,ELEMENT=BEAM,MATERIAL=mat,NAME=name

Rebar材料的定义区别于含筋单元，必须单独定义。

如果rebarlayer采用非零密度，在动态分析、重力、离心力、旋转加速度分布载荷中质量将被考虑。

对于用梁单元模拟的rebar单元，质量不被考虑（只用于standard），除非在梁单元属性中赋予密度。

*REBARLAYER

rebarlayername,A,s,distanceofrebarfromshellmidsurface,rebarmaterialname

初始状况的施加

定义rebar的预应力（在cae中不支持）

*INITIALCONDITIONS,TYPE=STRESS,REBAR

elementnumberorelementsetname,rebarname,prestressvalue

在standard中保持rebar的预应力

施加预应力后，除非设定保持恒定，否则将随着平衡静态分析步而变化，这是因为自平衡应力状态建立以后结构应变变化的结果。

你也能通过定义rebar的一些常数以维持预应力不变。

通常，预应力在分析的第一步保持不变，这是通用假设。

如果在前一分析步中预应力变化，而在后一分析步中保持不变，rebar的预应力数值将会由于额外的变形而发生变化。

如果在预应力恒定的分析步之后的分析中没有引入塑性变形，reabr上的预应力将恢复。

*PRESTRESSHOLD

在reabr上定义基于结果状态变量的初始值（CAE不支持）

*INITIALCONDITIONS,TYPE=SOLUTION,REBAR

输出

Rebar积分点处的轴力可用RBFOR（＝轴向应力×截面积）输出。

无论rebar的材料是什么，rebar都被当作不可压缩材料进行计算当前面积。

对于膜\面\壳单元中的rebar，RBANG和RBROT可表征变形后的rebar几何。

这些量都采用用户定义的单元等参方向为基准输出，并不是以缺省的单元局部坐标系或自定义的坐标系为基准。

定义rebar角度输出方向

RBANG和RBROT能通过壳\膜\面单元的任一等参方向为基准确认，可以通过设定1或2轴等参方向作为基准。

以单元法向为主轴，右手定则确认角度的正向。

默认方向为1等参方向。

在轴对称壳\膜\面单元中，

1－等参方向为子午面方向

2－等参方向为圆周方向。

在三角元中定义如下：

对于3节点三角元，1－等参向————————1节点与单元2号边的中点的连线

2－等参向————————单元1号边中点与单元2号边中点的连线。

对于6节点三角元，1－等参向————————节点1与5的连线

2－等参向————————节点4与6的连线

*REBARLAYER（CAE中不能定义方向用于角度输出）

rebarlayername,A,s,distanceofrebarfromshellmidsurface,

rebarmaterialname,isoparametricdirection

例子：

*REBARLAYER,ORIENTATION=ORIENT

Rbname,,,,Rbmat,30.,2（输出基准方向）

*ORIENTATION,SYSTEM=RECTANGULAR,NAME=ORIENT

,,,,

3,

Figure2.2.3–9RBANGmeasurementforrebardefinedrelativetouser-definedlocalcoordinatedirections.

2．2．4将rebar定义为单元属性

首选方法是采用rebarlayer定义。

也可以将rebar直接定义为单元属性，这种做法很烦琐，并且其定位和结果都不能在cae中显示。

1用途：

用于定义实体\膜\壳单元中的单轴加强筋

在实体单元中定义单根杆

用于在实体\膜\壳单元中定义单一间距的加强筋层（等厚度＝每一加强杆的截面积/加强杆间距）

能用于热力耦合分析，但没有热传导系数和比热容参数

在standard中没有质量

不能用于热传导和质点散射分析

不能用于三角形壳\膜单元或者三棱锥，三棱柱单元

材料与含筋单元不同

2对rebar组命名

*REBAR,ELEMENT=elem,MATERIAL=mat,NAME=name

能用于结果输出和预应力施加。

3在三维壳和膜单元中定rebar

在3D壳和膜单元中可以定义等参或者skewrebar，三角元不能使用，除非采用塌陷的四角元替代。

Rebar的结果方向由rebar使用的类型（等参还是skew）来决定。

由于单元扭曲，所以rebar必须仔细定义。

该技术应该只用在非关键的网格或者应力梯度不是很高的部位。

Rebar的应力计算与含筋单元采用一样的积分点。

3．1在3D壳\膜单元中定义等参rebar

Figure2.2.4–1“Isoparametric”rebarinanundistortedthree-dimensionalshellormembraneelement.

等参rebar沿着单元常等参线的映射对齐。

如果含筋单元的两条对边不平行，单元内每个积分点处的rebar方向不同。

Figure2.2.4–2“Isoparametric”rebardirectionsinadistortedthree-dimensionalshellormembraneelement（dashedlinesindicaterebardirections）.

Rebar的间距在物理空间固定。

如果含筋单元的边不平行，采用间距值会使通过含筋单元一条边的真实rebar数量将与其对边的数量不等。

定义rebar，要指定：

含筋单元

每个rebar的截面积

在壳的含筋平面内rebar的间距

rebar将在等参空间内平行的轴的编号。

对于壳单元，还要指定壳厚度向上的rebar与壳中面的距离。

如果壳厚度采用节点厚度进行定义，该值将被缩放。

*REBAR,ELEMENT=SHELL,MATERIAL=mat,GEOMETRY=ISOPARAMETRIC

*REBAR,ELEMENT=MEMBRANE,MATERIAL=mat,

GEOMETRY=ISOPARAMETRIC

3．2在3D壳\膜单元中定义skewrebar

Skewrebar不必与单元的边相似，能沿着局部1轴任意定位。

定义rebar的方向只有以下两种方式：

采用投影的局部1轴方向（未定义定位方向坐标系时）或者自定义的坐标系1轴方向定位。

Figure2.2.4–3“Skew”rebarinathree-dimensionalshellormembrane.

在壳\膜单元上定义的方向定位对rebar角度定位没影响。

如果壳\膜在空间弯曲，单元上局部1－轴发生变化，skewrebar将相应变化。

3．2．1以默认投影的局部坐标系作为基准定义skewrebar

Figure2.2.4–4Skewrebardefinedrelativetodefaultlocalcoordinatedirections.

如果没有采用自定义的局部坐标系，如上图定位。

而且当壳与整体坐标系的1－轴几乎平行时，在单元内或单元间的局部1－轴将变化剧烈。

*REBAR,ELEMENT=SHELL,MATERIAL=mat,GEOMETRY=SKEW

*REBAR,ELEMENT=MEMBRANE,MATERIAL=mat,GEOMETRY=SKEW

3．2．2以自定义局部坐标系作为基准定义skewrebar

Figure2.2.4–5Skewrebardefinedrelativetouser-definedlocalcoordinatedirections.

*REBAR,ELEMENT=SHELL,MATERIAL=mat,GEOMETRY=SKEW,ORIENTATION=name

*REBAR,ELEMENT=MEMBRANE,MATERIAL=mat,GEOMETRY=SKEW,ORIENTATION=name

3．3在轴对称壳\膜单元中定义rebar

如果从轴对称模型采用SYMMETRICMODELGENERATION命令生成3D模型，只有平衡rebar可以转换。

在通用轴对称膜单元中非平衡rebar将正确转换。

*REBAR,ELEMENT=AXISHELL,MATERIAL=mat

*REBAR,ELEMENT=AXIMEMBRANE,MATERIAL=mat

4在连续体单元中定义rebar

不能在三角形\棱柱\棱锥\无限元中定义rebar，但是可采用塌陷单元替代，这时要注意rebar定位及方向。

4．1在平面和轴对称连续体单元中定义rebar层

通常，rebar形成一个层，该层位于一个与实体面相垂直的平面上。

所以必须要定义“在实体上rebar面与实体相交的”线。

角度的定位基于该线，并在3D空间测量，而不是在等参面中测量。

该线的正向为从低编号单元边指向高编号单元边。

正值角度表明加强筋从下指入模型参照平面，模型参照平面总平行于z-轴（平面应变分析）或者-轴在（轴对称分析）。

Figure2.2.4–8Orientationofrebarsinplaneandaxisymmetricsolidelements.

4．1．1定义等参rebar

对于等参rebar，rebarlayer与模型平面的交线将位于沿着单元的实等参线的映射。

需要定义下列因素：

含筋单元

每个rebar的截面积

间距

从相应边（例如下图1#边）开始的距离份数值＝边（1＃）与rebar的间距/相应rebar穿过的邻边（2＃）的边长

上一项中作为参考的边的编号（1＃）

对于轴对称单元，要定义径向位置以确定间距测量点

Figure2.2.4–9Isoparametricrebarlayerdefinitioninsolidelements.

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=mat,GEOMETRY=ISOPARAMETRIC

4．1．2定义skewrebar（斜交rebar）

对于skewrebar，rebar层与模型平面的交线会与单元的两条边相交。

需要定义下列因素：

含筋单元

每个rebar的截面积

间距

Rebar定位角

对于轴对称单元，要定义径向位置以确定间距测量点

沿着单元所有边的距离份数值，一般只有两个值为非零值

Figure2.2.4–10Skewrebarlayerdefinitioninsolidelements.

在显式计算的连续体单元中定义skewrebar能大幅增加运算时间。

在很多情况下，单元的稳定时间增量步由rebar的稳定时间增量步决定，而rebar的稳定时间增量步又与rebar长度成比例。

如果在连续体中skewrebar与单元的两条相邻边相交，rebar长度将会比平均单元边长小很多，从而生成一个非常小的单元稳定时间增量步。

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=mat,GEOMETRY=SKEW

4．1．3在2－D轴对称和通用平面应变元中定义单根rebar

Rebar沿着厚度方向（通用平面应变元）或沿着周向（2－D轴对称）与模型的平面垂直。

Figure2.2.4–11Singlerebarinasolidelement.

测量距离份数从每边的第一个节点开始。

需要定义：

含筋单元

每个rebar的截面积

距离份数F1

距离份数F2

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=mat,SINGLE

4．2在3D连续体单元中定义rebar层

一般采用含筋面来定义，如果含筋面不好定义的话，这种rebar定义将会非常低效。

在等参映射的立方体中，rebar面总是有两条平行于等参方向的边。

在该立方体中，垂直与所指定的等参方向的表面将被用于确定rebar面上另外两条边的位置。

Figure2.2.4–12Isoparametricdirectionandedgedefinitionsforthree-dimensionalelements.

如果采用了等参rebar，rebar面上的两条不平行于自定义的等参方向的边与其他两个等参方向中的一个方向平行；在这种等参映射立方体的rebar平面上一个等参坐标系为常数。

Figure2.2.4–13Elementwithtwolayersofisoparametricrebar.

如果存在skewrebar，rebar面的两条边，通常不平行于自定义的等参方向，也不会平行于另外两个方向中的一个。

Rebar面上这两条边的位置在选定的等参方向下通过rebar平面与相交面的交线的距离份数来确定；所有4个距离份数都要给定，其中只有两个能非零。

定位角要在等参映射的立方体中定义。

Rebar的正向指入单元。

若rebar层在空间内弯曲，每个积分点处的角度将不同，有可能每个单元要定义一个平均了的定位角，通过合理的划分网格，可以减轻对计算结果精度的影响。

Figure2.2.4–14Orientationexampleforthree-dimensionalskewrebarmodeling,isoparametricdirection2.Showninthemappedisoparametricelement.

4．2．1定义等参rebar

需要定义：

含筋单元

截面积

间距

定位角

距离份数

距离份数定义的参照边号

Rebar的等参方向

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=mat,

GEOMETRY=ISOPARAMETRIC

例子：

*HEADING

ISOPARAMETRICREBAR

*NODE

1,0.,0.

2,10.,0.

3,10.,5.

4,0.,5.

5,0.,0.,

6,10.,0.,

7,10.,5.,

8,0.,5.,

*ELEMENT,TYPE=C3D8R,ELSET=ONE

1,1,2,3,4,5,6,7,8

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=STEEL,

GEOMETRY=ISOPARAMETRIC,NAME=LAYER_A

ONE,.04,,,,4,2

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=STEEL,

GEOMETRY=ISOPARAMETRIC,NAME=LAYER_B

ONE,.04,1.,,,3,2

*MATERIAL,NAME=STEEL

*ELASTIC

…

Figure2.2.4–15Exampledefiningisoparametricrebar.

4．2．2定义skewrebar

需要定义：

含筋单元

截面积

间距

定位角

沿着每条边的距离份数

Rebar的等参方向

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=mat,GEOMETRY=SKEW

例子：

Figure2.2.4–16Exampledefiningskewrebar.

*HEADING

*NODE

1,0.,0.

2,10.,0.

3,10.,5.

4,0.,5.

5,0.,0.,

6,10.,0.,

7,10.,5.,

8,0.,5.,

*ELEMENT,TYPE=C3D8R,ELSET=ONE

1,1,2,3,4,5,6,7,8

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=STEEL,GEOMETRY=SKEW,

NAME=LAYER_A

ONE,.04,,,,2

.2,0.,.4,.0

*MATERIAL,NAME=STEEL

*ELASTIC

…

Therebarlayerisdefinedusingisoparametricdirection2.TheintersectingfaceisdefinedinFigureandhasnodes1-5-6-2.Thepositionoftherebarlayerisgivenbyitsintersectionwiththeedgesofthisface;thefractionaldistances,and,areshowninFigureTheorientationangleoftherebarinphysicalspaceis30°.Followingthesameprocedureforcalculatingaswasdescribedforisoparametricrebar,,,andtheorientationangleintheisoparametric-mappedcubeis°.

4．3在三维连续体单元中定义单根rebar

需要定义：

含筋单元

截面积

F1

F2

Rebar的等参方向

*REBAR,ELEMENT=CONTINUUM,MATERIAL=mat,SINGLE

5定义rebar材料

下列材