鋼筋混凝土梁抗彎有限元模擬

1、1鋼筋混凝土梁抗彎破壞有限元分析鋼筋混凝土梁抗彎破壞有限元分析2論文Chen et al. (2011）之表二梁C進(jìn)行模擬分析，其基本信息如下：梁截面尺寸：203mm406mm梁跨度L：3000mm梁剪跨s：1220mm梁有效高度ho：368mm 混凝土：圓柱體軸心抗壓強(qiáng)度為35.1MPa；抗拉強(qiáng)度2.721MPa 鋼 筋：抗拉：2D16；抗壓2D9.5；屈服強(qiáng)度：440MPa 箍 筋：D7102，屈服強(qiáng)度為596MPa 其簡(jiǎn)圖如下： 3visualizationpropertypartassemblystepinteractionloadmeshjob建模步驟materialsectionA

2、ssign section4Part5Property Create material - beam6Property Create material - beam (a)膨脹角（dilation angle）應(yīng)小于等于摩擦角,膨脹角與摩擦角相等為關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則,不相等為非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則,為零則不考慮土的剪脹性, 混凝土為32-37，此處模擬定義為35； (b)流動(dòng)勢(shì)的偏度（eccentricity）是一個(gè)較小的正數(shù)，定義了雙曲流動(dòng)勢(shì)曲線靠近其漸近線時(shí)的比率，默認(rèn)為0.1； (c) fb0/fc0為初始等效雙軸抗壓屈服應(yīng)力與初始單軸抗壓屈服應(yīng)力的比值，默認(rèn)為1.16； (d)比值K是受拉子午線與受

3、壓子午線常應(yīng)力比，其取值范圍為0.5K1.0，默認(rèn)為2/3； (e)粘滯參數(shù)（viscosity parameter）只適用于粘塑性常規(guī)混凝土本構(gòu)，在定義混凝土的粘性系數(shù)時(shí)，粘性系數(shù)越大，結(jié)構(gòu)越剛硬，就像越粘稠的液體越難流動(dòng)一樣，粘性系數(shù)越小。默認(rèn)值為0。可通過設(shè)置此參數(shù)提高計(jì)算的收斂性，一般定義其值不大于最大增量步，可嘗試取0.001。 72)/()/(2/1pppp）（)(31)(3122)1 ()(1ccrtccrtttececfcrttFcrfG14. 5)3/2()108(4 . 1ctff7 . 02)10(265 . 00469. 0caaFfddG）（mma20d 混凝土本構(gòu)關(guān)

4、系（參考混凝土本構(gòu)關(guān)系（參考Chen et al.2011）l受壓l受拉Abaqus 輸入p()/tttctcdhEl受拉損傷因子損傷損傷是指在單調(diào)加載或重復(fù)是指在單調(diào)加載或重復(fù)加載下，材料性質(zhì)所產(chǎn)生的加載下，材料性質(zhì)所產(chǎn)生的一種劣化現(xiàn)象一種劣化現(xiàn)象 。8Create material - bar9Create section 平面應(yīng)力問題的截面屬性類型是solid，而不是shell10Assign section11Assembly12l分析步分析步（step）：一個(gè)模型可以由一個(gè)或多個(gè)分析步構(gòu)成，用來(lái)描述一些列相互關(guān)聯(lián)的事件。l增量步增量步（increment）：對(duì)于非線性問題，位移和荷載

5、的關(guān)系是非線性的，無(wú)法一次性完成整個(gè)分析步的求解，這就需要將整個(gè)分析步分解為多個(gè)增量步來(lái)依次求解，沿著非線性響應(yīng)的變化路徑逐步得到整個(gè)分析步的最終響應(yīng)。l迭代迭代（iteration）：ABAQUS/Standard在一個(gè)增量步中尋找平衡解的嘗試稱為“迭代”。如果當(dāng)前解滿足平衡條件（達(dá)到收斂），則此增量不計(jì)算結(jié)束，并進(jìn)入下一個(gè)增量步；如果不平衡， ABAQUS/Standard將會(huì)嘗試進(jìn)行下一步迭代，繼續(xù)尋找平衡解。Step13l如果在16次迭代之內(nèi)得到收斂解，則成功結(jié)束當(dāng)前增量步，開始求解下一個(gè)增量步。如果兩個(gè)連續(xù)的增量步都在5次迭代之內(nèi)獲得收斂解，ABAQUS自動(dòng)將下一個(gè)增量步增大為當(dāng)前增

6、量步的150%，否則下一個(gè)增量步的大小與當(dāng)前增量步相同。增量步上限為設(shè)定的最大增量步大小。l如果在16次迭代之內(nèi)仍沒獲得收斂解，ABAQUS/standard會(huì)將增量步減小為當(dāng)前增量步的25%，重新開始迭代，此過程稱為“折減”（cut-back）。若折減后仍無(wú)法獲得收斂解，則繼續(xù)折減。當(dāng)折減次數(shù)超過5次，則分析最終中斷aborted。Step14Step15Interaction16Load1718l模型中，梁是獨(dú)立實(shí)體（independent instance），對(duì)其劃分網(wǎng)格時(shí)，Object選項(xiàng)設(shè)為Assemblyl而幾何合并（geometry merge）后的鋼筋為非獨(dú)立實(shí)體（depend

7、ent instance），劃分網(wǎng)格時(shí)，Object選項(xiàng)為PartMesh(網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分)19Seed partSeed part（布置種子）（布置種子）如取20mm的網(wǎng)格密度，在Approximate global size 輸入20，本模型為四邊形，沒有曲邊，因此Curvature control的數(shù)據(jù)都采用默認(rèn)。確定后，選擇梁跟墊塊撒種子。20Mesh controls(Mesh controls(網(wǎng)格控制網(wǎng)格控制) )Element shape（網(wǎng)格單元形狀）l二維有 Quad(四邊形)， Quad-dominated（四邊形占優(yōu)），Tri（三角形）l三維有 Hex（六面體），He

8、x- dominated（六面體占優(yōu)），Tet（四面體）,Wedge(楔形)Technique(網(wǎng)格劃分技術(shù))lStructured（結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)）是將一些標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格模式應(yīng)用于一些形狀簡(jiǎn)單的幾何區(qū)域，適用于簡(jiǎn)單的二維區(qū)域及用六面體單元?jiǎng)澐秩S區(qū)域lSweep（掃略網(wǎng)格）在起始邊/面上生成網(wǎng)格，沿掃略路徑，得到目標(biāo)邊/面，通?？捎糜趧澐掷靺^(qū)域或旋轉(zhuǎn)區(qū)域lFree(自由網(wǎng)格) 是靈活的網(wǎng)格劃分技術(shù)，適用于劃分復(fù)雜的模型區(qū)域21若采用Quad單元形狀，structured的網(wǎng)格劃分技術(shù)對(duì)其網(wǎng)格劃分如下圖所示，左側(cè)欄有個(gè)Minimize the mesh transition(最小優(yōu)化網(wǎng)格過渡)，該選項(xiàng)用于減少?gòu)拇志W(wǎng)格到細(xì)網(wǎng)格的過渡，默認(rèn)該選項(xiàng)，大多數(shù)情況能減少網(wǎng)格扭曲，提高網(wǎng)格質(zhì)量，但生產(chǎn)的結(jié)點(diǎn)網(wǎng)格容易偏離種子。22例如模型單元類型采用CPS4R（表示4節(jié)點(diǎn)四邊形雙線性平面應(yīng)力減縮積分單元）2320mm四邊形網(wǎng)格20mm三角形網(wǎng)格最終網(wǎng)格劃分效果圖24Job25輸出結(jié)果輸出結(jié)果26結(jié)果分析結(jié)果分析2710mm10mm網(wǎng)格：花了網(wǎng)格：花了7 7個(gè)多小時(shí)個(gè)多小時(shí) 20mm20mm網(wǎng)格：花了網(wǎng)格：花了0.50.5個(gè)小時(shí)個(gè)小時(shí) 選擇合適的網(wǎng)格，快速準(zhǔn)確28結(jié)果