ABAQUS中混凝土资料分析内容

ABAQUS中混凝土资料汇总

一、abaqus中加入箍筋的办法

对于剪切破坏的钢筋混凝土构件,箍筋的对于抗剪作用比较关键,必须要建立箍筋单元,对于受弯曲破坏的钢筋混凝土构件,可以不建箍筋。而在ABAQUS中，纵筋可以通过rebar layer的方式施加，箍筋采用rebar layer 方式施加的话，位置定义的不适很明确，下边我自己想出了一个采用桁架单元定义纵筋和箍筋的办法。

CAE箍筋的建立的办法画图说明一下:

1.在part中画一个wire,

2.赋予wire截面和材料属性

3.在asemnly中插入,平移或者旋转来布置箍筋的位置

如果采用加入桁架单元的话,后处理中很容易显示,把钢筋单元选出就可以了,如果是钢筋层,可能就不那么直观了.这个图显示的是钢筋骨架的内力。

混凝土单元和箍筋单元是分开建立的，箍筋单元通过embed约束放到混凝土单元中去，当你通过embed建立以后，箍筋单元节点的自由度可以由其所在的实体单元的节点的自由度决定。箍筋按照实际的位置建模即可。

在把钢筋和箍筋embeded到混凝土梁中时，host region是否应该选取整个混凝土梁，还是应该把混凝土梁沿着钢筋partition成若干部分，只是选取钢筋附近的部分作为host region？

答：我做的时候是将整个混凝土梁作为 host region。混凝土梁沿着钢筋

partition成若干部分，是为了在纵向钢筋和混凝土之间建立BOND_SLIDE

RELATIONGSHIP

对于型钢混凝土，看见他们有采用弹簧单元spring，nolinear来模拟型钢和混凝土之间的相对滑移的。

二、abaqus在混凝土中加钢筋的两个办法

1。采用rebar layer 的办法，在part里面画一个面，然后在property里面定义一个surface为rebar layer，把这个surface的属性赋给前面的part里面的那个面。然后在interation中embed中把钢筋层embed到混凝土实体中去。

2。采用桁架单元的办法，在part里面建好纵筋和箍筋的钢筋骨架，在property 中分别赋予截面和属性，在interation中的embed把钢筋骨架embed到混凝土的实体中去。

3。如果是作构件的话，第二种办法建的比较精确，而且后处理比较方便，查看钢筋单元的应力比较直观，如果是作结构的话，第一种钢筋层的办法比较好，但是个人觉得钢筋层的办法纵筋和箍筋的位置定义的不是很明确。

用truss模拟钢筋,要在mesh的时候指定他是truss单元,过程如下

: __________________________________

| part 模块：用wire的方法画线 |

|__________________________________|

||

\/

__________________________________

| property 模块：创建钢筋的section |

| property(在category里面选beam-> |

| truss |

|__________________________________|

||

\/

__________________________________

| assembly 模块：建立instance, |

|__________________________________|

||

\/

__________________________________

| Interaction 模块: 在constaint里面|

| 选embedded |

|__________________________________|

||

\/

________________________________

| mesh 模块：指定单元属性 |

| 钢筋单元必须为truss单元(T3D2等) |

|__________________________________|

附件是一个用REBAR在混凝土中加入钢筋的例子

*HEADING

EB2ARXRT: REBAR IN TENSION [B23]

*NODE

1,

2,10.

*ELEMENT,TYPE=B23,ELSET=BEAM

1, 1,2

*BEAM SECTION,SECTION=RECT,MATERIAL=ELMAT, ELSET=BEAM

10.,10.

*MATERIAL,NAME=ELMAT

*ELASTIC

1.,

*REBAR,ELEMENT=BEAM,MATERIAL=RBMAT1,NAME=REBAR1

BEAM,1.,-2.5,-2.5

*REBAR,ELEMENT=BEAM,MATERIAL=RBMAT2,NAME=REBAR2

BEAM,1.,2.5,2.5

*MATERIAL,NAME=RBMAT1

*ELASTIC

30.E6,

*MATERIAL,NAME=RBMAT2

*ELASTIC

30.E6,

*BOUNDARY

1,1,2

1,6

*STEP, PERTURBATION

*STATIC

*CLOAD

2,1,100000.

*EL PRINT,REBAR,FREQ=9999

S,

E,

*NODE PRINT

U,RF,COORD

*END STEP

*STEP,NLGEOM

LARGE DISPLACEMENT ANALYSIS

*STATIC

1.,1.

*CLOAD ,OP=NEW

2,1,100000.

*EL PRINT,REBAR,FREQ=9999

S,

E,

*NODE PRINT

U,RF,COORD

*END STEP

三、关于钢筋混凝土的讨论

1.混凝土中加钢筋的方法,abaqus中混凝土中加钢筋可以通过定义钢筋层reabr layer的办法来施加,也可以通过把truss单元embed到实体单元中施加,采用桁

架单元的办法可以定义纵筋和箍筋的骨架,位置比较明确,后处理中查看钢筋的内力也很方便.我的问题是,对于既有纵筋又有箍筋的混凝土,采用rebar layer 的方法,能明确的定义纵筋和箍筋的位置么.采用钢筋层的办法和桁架单元的办法哪种办法计算的结果能够更加准确呢,从收敛的效果来讲,那种方法能好一些呢.

2.关于concrete damaged model.对于受拉损伤dt和受压损伤dc,我自己选取的方法找几个加卸载的公式,受拉的赵国藩做过这样的试验,受压的时候朱伯龙做过,在混凝土下降段的时候,算出几个dt和dc来,当然,我的方法是基于应变的定义方法.但是我自己计算发现,当损伤系数dt定义的比较大时,收敛比较困难.经常算不下去.我的问题是对于受拉和受压的损伤,应该怎么定义时好的,定义到什么程度.我看abaqus帮助文件里面韩国大坝的那个例题他们dt定义到了0.99,我自己定义到了0.6作用就算的不好.

3.关于concrete damaged model.受拉和受压的全曲线选哪一个比较好.一般我们作试验的时候,混凝土只作一个受压的强度试验,得到立方体抗压强度fcu,通过fcu得到fc,所以如何通过这个fc得到全曲线就比较有学问了.我自己一直用过镇海的公式,算出受拉和受压的全曲线,大家都是怎么作的.

4.关于concrete damaged model.模型中有一个参数是混凝土的膨胀角,我自己取混凝土的fyc=0.7fc,fyt=ft,计算了一下混凝土的摩擦角,计算的结果如下,fai代表摩擦角的度数,

混凝土立方体抗压强度 30 40 50 60

混凝土轴心抗压强度 22.8 30.4 38 46.8

xigemac 15.96 21.28 26.6 32.76

xigemat 2.513119991 3.044720015 3.533347411 3.222895164

beita 0.420274839 0.432829346 0.441966455 0.473940621

xigemay 2.507194167 3.075765659 3.601659952 3.38825491

摩擦角fai 0.928160387 0.957773108 0.979824056 1.06130553

fai 53.20664636 54.90419093 56.16825799 60.83917051

sinfai 0.800518802 0.817912371 0.830399353 0.872992976

cosfai 0.599307641 0.575342813 0.557168659 0.487732779

c 2.024328963 2.5663827 3.085449979 3.250766209

我的问题是,混凝土的膨胀角是不是应该取和摩擦角差不多相等,帮助文件中的说明二者在高静水压力区应该相等的.

5.关于concrete damaged model.关于参数k,参数k的给出主要是基于帮助文件中第二个文献1989年的那篇,实际上好像就是破坏面在应力偏平面上的投影,当静水压力的水平不同,投影的形状也不相同.k=0.66实际上是破坏面的一个形状,当静水压力的水平比较高时,k会增大,1989年的那篇文献中说k=0.5-0.82,我的问题是这个k不采用默认值的话,细致的确定方法应该怎么确定.

对于累计损伤模型，k值主要是定义静水压力的水平。一般来说，k值越小代表静水压力的水平越小。所以可以根据自己的研究对象来调整默认的k值，不过一般的时候如果不是做约束混凝土的话k值是不用调整的。

摩擦角的计算方法，在ansys的帮助文件里面有详细的说明，注意摩擦角的单位

是度。

四、关于用damage plasticity model建模的问题

答：1。在做非线性分析的时候，怎么知道结构破坏了，如何得知什么时候获取了结构的极限承载力？

如果你用的是NR迭代，那么自然是在判敛值（位移，不平衡力或者应力，应变）的范数发散的时候定为结构破坏。

2。如何确定concrete compression damage和concrete tension damage？二者似乎都无法通过试验得到。如果说可以忽略compression damage，那么由于tension stiffening的存在（下降段相对而言变长了），tension damage的定义就显得很重要了。在ABAQUS关于重力坝的例子中，tension stiffening和tension damage的数据，似乎有一些关系。

tension stiffening是必然要考虑的，而且直接和Damage tensor的取值有关，不同的model对于这个取值关系定义不同，而且离散性比较大。有条件的话你可以结合项目作个试验，如果没有，你可以结合单轴的实验本构（有很多了）给出一个自己满意的演化函数。

3。定义concrete tension stiffening的时候，我看一些论文上面关于tesion stiffening说明的时候，说如果tensiong stiffening 定义得太小，收敛会很难。但是tension stiffening的大小在用*concrete tension stiffening定义如何体先呢，在前两个数据是remaining direct stress after cracking和direct cracking strain.

的确是这样，如果tension stiffening的过程考虑的过于急剧，而你的加载步相对过大，很可能导致下步迭代的发散。

4。tension stiffenig 与配筋率是否有关系呢？如果有的话，关系是怎么样的呢？

有的，在你考虑好素混凝土的tension stiffening的前提下（或者你干脆忽略），然后你可以参考有关钢筋混凝土的tension stiffening效应（过镇海的混凝土书上有），如果想结合损伤模型，可以参考相关论文。

另：在concrete damaged plasicity中，考虑的是塑性损伤程度裂缝体现在tension damage 里面。

五、ABAQUS材料库中有三种混凝土模型：smeared crack concrete model，brittle cracking model和concrete damaged plasticity model。

smeared crack concrete model是弥散裂缝模型，或者抹式裂缝模型，弹塑性模型，当应力达到开裂判据时，混凝土开裂，假定裂缝弥散于整个单元中，通过修改单元的刚度矩阵反应出现裂缝的单元的刚度下降。相当于各项异性连续体模型，比较容易计算，这个应该是最常用的裂缝处理方法吧。

brittle cracking model－脆性开裂模型？这个倒不是很清楚其意思。

concrete damadge plasticity model－应该是将损伤力学的原理应用到混凝土本构当中去，翻译成损伤塑性模型，或者损伤模型。

六、一般如果是端部支座或是集中荷载位置出现变形过大,建议分散集中力,

七、abaqus cae 里如何显示混凝土裂缝？（待验证）

*EL FILE

CRACK,