基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究[整理]
基于ABAQUS的钢筋混凝土桥墩受力性能研究
基于ABAQUS的钢筋混凝土桥墩受力性能研究摘要：桥墩作为桥梁中不可或缺的一部分，其受力性能也备受关注。
本文对某特大桥进行研究，对钢筋混凝土单轴受压状态低周反复加载实验，并建立钢筋混凝土桥墩的ABAQUS有限元模型，对实验与模型计算结果比对研究，研究了钢筋混凝土桥墩结构的破坏形态和滞回特性，验证了选取的本构模型的正确性，也证明了该类钢筋混凝土桥墩具有良好的受力性能。
关键词：钢筋混凝土桥墩；ABAQUS；有限元模型；滞回曲线1引言钢筋混凝土由于其组成材料的特点，就是钢筋与混凝土间可以同时起到各自的作用。
第一，研究表明在不同条件作用下，混凝土钢筋结构不会产生很大的变形差异。
第二，混凝土与钢筋之间具有优秀的粘结力；此外混凝土成分中富含氢氧化钙，特殊的碱性环境为钢筋表面制造了钝化保护薄膜，使得钢筋具有了比较好的抗酸性能；最后，钢筋混凝土具有一定的刚度、稳定性、抗震性。
正是因为钢筋混凝土其独特的优势，在基础工程建设中较大范围得到了应用。
本文以某铁路钢筋混凝土桥墩为研究对象，以室内低周反复循环加载实验数据为基础，利用ABAQUS有限元数值软件，建立该结构在单轴受压状态下的低周反复循环加载的模型，通过有限元数数值模型模拟分析，获取该桥墩的荷载-位移滞回曲线，进而与该钢筋混凝土桥墩室内低周反复循环加载的实验结果和破坏形态比较，对该钢混桥墩的受力性能进行研究。
2工程概况新建某铁路工程施工位置处于我国东南某山部地区，受环境、地势影响较大，本施工标段有共有2座特大桥，5座大桥，桥墩均为钢筋混凝土实心墩。
3桥墩的有限元分析模型3.1 模型参数及加载方案（1）模型尺寸（3）加载方案桥墩受力钢筋为Φ24@20mm，箍筋为Φ8@200mm，底梁受压受拉钢筋为Φ24@20mm，箍筋也为Φ8@200mm。
模型加载采用拟静力加载方案。
将底梁固定之后，首先对桥墩施加轴力为60T的竖向均布荷载，加载过程中保持不变。
然后对桥墩模型顶部施作循环低周的荷载，荷载循环位移变量为2mm，每级荷载施加循环2次。
基于ABAQUS二次开发的钢筋混凝土粘结滑移本构模型研究
基于ABAQUS二次开发的钢筋混凝土粘结滑移本构模型研究基于ABAQUS二次开发的钢筋混凝土粘结滑移本构模型研究摘要：钢筋混凝土结构的力学性能主要受到粘结滑移效应的影响。
为了更好地模拟和预测结构的行为，研究者通过对ABAQUS软件进行二次开发，建立了钢筋混凝土粘结滑移本构模型。
本文通过分析该模型，探讨了其应用前景和优势。
1. 引言钢筋混凝土结构是目前建筑中最常用的结构形式之一。
粘结滑移是钢筋与混凝土之间的相互作用，其性能直接影响结构的抗震性能和承载力。
因此，建立准确可靠的粘结滑移本构模型对于结构的力学性能研究具有重要意义。
2. 研究背景传统的ABAQUS软件在模拟钢筋混凝土结构时，常采用弹塑性本构模型。
然而，这种模型难以考虑粘结滑移效应，无法准确模拟结构的真实行为。
为了解决这一问题，研究者对ABAQUS软件进行二次开发，引入了粘结滑移本构模型。
3. 粘结滑移本构模型的原理粘结滑移本构模型是基于Bouc-Wen模型的基础上进行改进的。
该模型考虑了钢筋和混凝土之间的摩擦力和粘滞力，能够较好地描述粘结滑移的非线性行为。
其基本原理是通过相关的物理参数来描述钢筋与混凝土之间的相互作用，以此来确定整个结构的力学性能。
4. 模型参数的确定粘结滑移本构模型有多个参数需要确定。
这些参数包括钢筋粘滞刚度、混凝土粘滞刚度、摩擦系数等。
为了使模型更准确地预测结构的行为，研究者通过试验数据拟合和参数标定等方法来确定这些参数的取值，以满足实际结构的需求。
5. 模型的应用前景通过对粘结滑移本构模型的研究，可以更准确地预测结构的力学性能，提高结构安全性和可靠性。
该模型在地震工程、桥梁工程、水利工程等领域都有广泛的应用前景。
其为工程师提供了一种可靠的分析工具，有助于优化结构设计。
6. 模型的优势与传统的弹塑性模型相比，粘结滑移本构模型具有以下优势：（1）准确模拟钢筋混凝土结构的非线性行为；（2）考虑了钢筋与混凝土之间的相互作用；（3）可用于预测结构的破坏模式和承载力。
ABAQUS显式分析方法在钢筋混凝土结构中的应用
2009 年 4月 29日收到
华南理工大学亚热带建筑科学国家重点
实验室开放基金项目 ( 2008KA 01) 资助
第一作者简介: 王素裹 ( 1984 ), 女, 博士研 究生, 研究方 向: 钢筋 混
凝土结构抗震性能, E m ai:l w angsuguo@ foxm ai.l com。
* 通信作者简介: 韩小雷 ( 1964 ), 男, 教授, 博导, 研究 方向: 复杂 结
构的抗震, E m ai:l xlhan@ scut. edu. cn。
计算方法上的对比和钢筋混 凝土悬臂梁分析 模拟 结果的对比, 研究了显式分析方法在钢筋混凝土结 构中的适用性和准确性, 并给出了保证显式分析结 果稳定性和正确性的参数定义要点和判断方法。
1 显式分析与隐式分析理论对比
1. 1 迭代算法 对于显式和隐式两个时间积分过程, 平衡是以
对于钢筋混凝土这一复合材料, 由于混凝土抗 拉强度较低, 而混凝土的开裂常导致有限元分析模 拟中结构负刚度的出现, 此时若采用隐式分析方法 进行求解, 将产生严重的收 敛困难、大 大增加计算 成本和计算时间。因此, 在保证结果正确性的情况 下, 可考虑采用显式分析方法来进行求解。本文通 过对隐式求解和显式求解这两种分析 方法在理论
ABAQUS 中的 隐式 算法 采 用 N ew ton Raphson 算法进行非线性问题求解 [ 2, 3] 。在隐式算法中的增
量步取值可以比显式算法大很多, 但在实际运算中 受到迭代次数及非线性程度的限制, 过大的增量步 会导致收敛问题的出现, 因而应该取一 个合理值。 该算法为了改进求解结果, 在每个增量步都要进行 一次或多次矩阵求解, 都需要对静态平衡方程进行 迭代求解、每次迭代都需要 求解联立方程 组, 这一 过程需要占用相当数量的计算资源、磁盘空间和内
abaqus中cohesive单元粘度系数
在Abaqus中，cohesive单元是一种特殊的界面单元，用于模拟粘聚区的行为。
cohesive单元的粘度系数通常是由实验确定的，而不是通过模型计算得出的。
在Abaqus中，您可以使用以下步骤来定义cohesive单元的粘度系数：
1. 打开Abaqus软件，并打开您的模型。
2. 在模型树中选择“Cohesive Elements”选项。
3. 右键单击“Cohesive Elements”，并选择“Create Cohesive Element Type”。
4. 在弹出的对话框中，输入一个新的名称来命名您的cohesive 单元类型。
5. 在“Material”选项卡中，选择“Cohesive”材料类型。
6. 在“Viscosity”选项卡中，输入您测定的粘度系数值。
7. 点击“OK”按钮保存您的设置。
请注意，粘度系数的值应该根据您的实验数据或相关文献资料来确定。
确保使用正确的单位，并根据您的材料和条件进行适当的调整。
ABAQUS中的cohesive
ABAQUS中的cohesive elementABAQUS提供一种粘结单元（cohesive element），用以模拟两个部分之间的粘性连接，一般来说，它要求粘结材料尺寸和强度都小于粘结部分（比如多层复合材料的胶粘层），进而可以利用cohesive element模拟材料的断裂。
从本质上讲，利用cohesive element模拟材料的断裂其实是单元删除方法的一种，其计算流程如下1. 对预知的裂缝路径（区域）进行细化分割。
2. 在mesh的时候在裂缝区域赋予cohesive element。
3. 设置合适的断裂准则（Traction-separation separation laws）。
4. 在输出中设置不显示破坏的单元。
5. 加载，后处理。
可以看出，除了在裂缝区域设置cohesive element外，其它的与普通的单元删除方法没有区别，那么，ABAQUS为什么要设置这样一个单元呢，我们来看看cohesive element的空间结构这个单元似乎与C3D8实体单元的结构一致，但最大的区别在于横纵向尺寸的比例，C3D8单元在模拟这种大横纵比（aspect ratio）结构的时候，已经无法给出精确的解答了。
这就是cohesive element存在的意义，此外，从cohesive element的变形机理来看Cohesive element的中面虽然能够承受拉伸和剪切的应变，但并不能产生任何应力，因此，cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牵引-分离破坏准则（Traction-separation separation laws）。
我们可以看出，当需要模拟诸如扁平结构破坏或者某结构沿一个平面撕裂这种工况的时候，cohesive element提供了一种无需细化网格的解决方案，可以有效的降低网格数量，提高运算效率。
如果是cohesive单元的话，有没有设置cohesive的破坏准则？如果是cohesive面的话，mesh-edit貌似要设置。
abaqus6.11一个从初学到精通粘弹性的分析的经验积累
问题积累（待续）1.abaqus如何调整图例的大小，就是云图左上角那个图框，字太小了看不清！！直接设置图例的字体大小就可以：工具栏viewport>viewport annotation options>legend(选项卡)>text(选项)>set font(按钮)>size，修改size选项中的数字，就可以修改图例大小了。
2.cohesive element ＡＢＡＱＵＳ在6.11使用cohesive element，定义cohesive材料属性的时候主要步骤：1.定义一个材料的名字，比如cohesive，不要去定义任何属性（弹性，弹塑性等等）。
2.打开工具栏model--edit keywords，在inp中手动添加材料的各种属性。
PS: 定义section的时候选cohesive，element control选sweep，element type选cohesive，这些是使用cohesive element的基本步骤。
zero thickness的cohesive section设定abaqus所谓的zero-thickness，其实就是定义cohesive section的initial thickness=1.0。
你可以在定义section的时候定义（specify），也可以用系统默认的thickness（也是1.0），这样有关cohesive element 的计算当中，就有displacement（位移）=strain（应变）*thickness ( 1.0 )=strain的数值。
我们知道从1914年Ingless和1921年Griffith提出断裂力学开始，一直到60年代都停留在线弹性断裂力学(LEFM)的层次。
后来由於发现在裂纹尖端进入塑性区后用LEFM仍然无法解决stress singularity的问题。
1960年由Barenblatt 和Dugdale率先提出了nonlinear/plastic fracture mechnics的概念，在裂纹前端引入了plastic zone,这也就是我们现在用的 cohesive fracture mechnics的前身。
粘结单元
ABAQUS提供一种粘结单元（cohesive element），用以模拟两个部分之间的粘性连接，一般来说，它要求粘结材料尺寸和强度都小于粘结部分（比如多层复合材料的胶粘层），进而可以利用cohesive element模拟材料的断裂。
从本质上讲，利用cohesive element模拟材料的断裂其实是单元删除方法的一种，其计算流程如下1. 对预知的裂缝路径（区域）进行细化分割。
2. 在mesh的时候在裂缝区域赋予cohesive element。
3. 设置合适的断裂准则（Traction-separation separation laws）。
4. 在输出中设置不显示破坏的单元。
5. 加载，后处理。
可以看出，除了在裂缝区域设置cohesive element外，其它的与普通的单元删除方法没有区别，那么，ABAQUS为什么要设置这样一个单元呢，我们来看看cohesive element的空间结构这个单元似乎与C3D8实体单元的结构一致，但最大的区别在于横纵向尺寸的比例，C3D8单元在模拟这种大横纵比（aspect ratio）结构的时候，已经无法给出精确的解答了。
这就是cohesive element存在的意义，此外，从cohesive element的变形机理来看Cohesive element的中面虽然能够承受拉伸和剪切的应变，但并不能产生任何应力，因此，cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牵引-分离破坏准则（Traction-separation separation laws）。
我们可以看出，当需要模拟诸如扁平结构破坏或者某结构沿一个平面撕裂这种工况的时候，cohesive element提供了一种无需细化网格的解决方案，可以有效的降低网格数量，提高运算效率。
abaqus 插入cohesive element 原理
abaqus 插入cohesive element 原理Abaqus中的Cohesive Element（粘结元素）是一种用于模拟材料中裂纹扩展和断裂行为的元素。
它可以模拟材料中的粘结和剪切行为，并允许裂纹在材料中传播。
Cohesive Element的原理基于断裂力学理论和粘结力学理论。
它将材料中的断裂行为建模为两个相邻表面之间的相互作用。
在裂纹扩展过程中，材料的断裂面上会产生粘结应力和剪切应力。
Cohesive Element通过施加粘结和剪切应力来模拟这种相互作用。
Cohesive Element的工作原理如下：1. 定义材料的弹性行为：首先，需要定义材料的弹性行为，即材料在无裂纹时的应力-应变关系。
可以使用线性弹性模型或非线性弹性模型来描述材料的弹性行为。
2. 定义粘结行为：接下来，需要定义材料的粘结行为。
这包括定义材料的粘结强度、粘结刚度和粘结应力-开裂位移关系。
通常会使用一个或多个粘结模型来描述材料的粘结行为，如弹簧-剪切模型、弹簧-弹性模型或弹簧-塑性模型。
3. 插入Cohesive Element：将Cohesive Element插入到模型中，以模拟裂纹的扩展。
Cohesive Element通常插入到两个相邻的节点之间，其中一个节点代表裂纹的一个端点，另一个节点代表裂纹的另一个端点。
CohesiveElement的属性包括弹性刚度、粘结强度和粘结模型。
4. 定义断裂准则：定义断裂准则以确定何时发生裂纹扩展。
常见的断裂准则包括最大切应力准则、最大切应变准则和能量释放率准则。
这些准则根据材料的断裂特性来确定裂纹扩展的条件。
5. 模拟裂纹扩展：通过施加加载条件（如拉伸、剪切或弯曲）来模拟裂纹的扩展。
在加载过程中，CohesiveElement会根据定义的粘结行为和断裂准则来计算裂纹的扩展。
总之，Abaqus中的Cohesive Element通过模拟材料中的粘结和剪切行为来模拟裂纹的扩展和断裂行为。
abaqus中的cohesive element计算
在Abaqus中，Cohesive Element（粘聚单元）通常用于模拟材料界面的断裂行为。
这些单元特别适用于模拟复合材料层间断裂、焊接接头的断裂、粘合剂或涂层的失效等。
以下是在Abaqus中使用Cohesive Element进行计算的基本步骤：模型建立：首先，建立你的模型。
通常，你需要在界面区域插入一个额外的层来表示粘聚单元。
确保该层的厚度足够小，以便在模拟中不会显著影响整体结构的性能。
材料属性定义：为粘聚单元定义材料属性。
这通常包括断裂韧性、法向刚度、剪切刚度等。
你可能还需要定义损伤起始和损伤演化的准则，如最大应力、二次应力或能量准则。
单元类型选择：选择适当的粘聚单元类型。
Abaqus提供了多种适用于不同问题的粘聚单元，如COH2D4（二维四节点）、COH3D8（三维八节点）等。
网格划分：为模型划分网格，确保粘聚单元与相邻的实体单元正确相连。
边界条件和加载：应用适当的边界条件和加载。
这可能包括固定约束、位移、力或压力等。
分析设置：选择适当的分析类型，如静态分析、动态分析等。
设置分析步骤和输出要求。
运行分析：运行模拟。
Abaqus将使用你定义的粘聚单元属性和分析设置来计算模型的响应。
结果后处理：查看和分析模拟结果。
你可以查看应力、应变、损伤变量、断裂模式等。
使用Abaqus的可视化工具来更好地理解和解释结果。
迭代和优化：根据模拟结果调整粘聚单元的属性和分析设置。
重复上述步骤，直到得到满意的结果。
请注意，粘聚单元模拟的准确性高度依赖于你定义的粘聚行为、损伤准则和模型的其他参数。
因此，进行充分的验证和校准是非常重要的。
Abaqus嵌入Cohesive单元插件POLARIS_INSERTCOHELEM使用说明书
POLARIS_INSERTCOHELEM使用说明书作者：星辰北极星目录POLARIS_INSERTCOHELEM使用说明书 (1)1 第一部分：星辰-北极星插件介绍：POLARIS_INSERTCOHELEM (2)1.1功能简介 (2)1.2插件的主要功能 (2)1.3插件使用方法： (2)1.3.1插件安装 (2)1.3.2插件界面 (3)1.3.3使用的常见问题 (4)1.4插件测试： (6)1.4.1测试模型：三维20*20*20立方体快 (6)1.4.2测试模型：二维100*100正方形 (6)1.5示例 (7)1.5.1球体全局嵌入有厚度Cohesive单元 (7)1.5.2纤维束嵌入有厚度Cohesive单元 (8)1.5.3混凝土细观骨料模型嵌入Cohesive单元 (8)1第一部分：星辰-北极星插件介绍：POLARIS_INSERTCOHELEM 1.1功能简介POLARIS-INSERTCOHELEM是星辰北极星团队开发的一款Abaqus插件，用于实体单元之间嵌入Cohesive单元功能，可实现复杂多裂缝的研究。
拓展软件原有功能，可实现全局、局部的零厚度或有厚度Coehsive单元的嵌入，可大大节约使用者的时间，提高工作效率。
1.2插件的主要功能1）支持二维（三角形、四边形单元）、三维（六面体、楔形体、四面体单元）实体单元之间嵌入Cohesive单元层；2）嵌入方式多样化，支持全局单元面、全局几何面、Set集合、手选几何面和手选单元面五种嵌入区域；3）支持零厚度和非零厚度Cohesive单元嵌入，（四面体单元除外）；4）支持渗流和非渗流Cohesive单元嵌入，可实现复杂缝网压裂模拟。
1.3插件使用方法：1.3.1插件安装1、请解压插件包，生成一文件夹与本安装说明；2、打开我的电脑，并在文件路径处输入：%homepath%\abaqus_plugins3、将解压完成的文件夹放置到此路径下；4、重启Abaqus软件，在窗口的工具条中将新增工具条，点击图标即可激活插件。
基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究
基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究摘要：考虑到钢筋与混凝土界面受力的复杂性，基于用来模拟三种裂缝和失效的零厚度界面单元，采用分离式模型，引入内聚力黏结模型，并以文献中的拉拔试验结果为参照，利用abaqus中cohesive element单元建立起钢筋拉拔试验的计算模型。
通过与文献中试验结果的比较，结果符合较好，验证了该计算模型的合理性。
关键词：钢筋混凝土粘结；拉拔试验；黏结单元；数值模拟abstract: considering the steel and concrete of the complexity of the interface stress, based on the three kinds of cracks and used to simulate the failure of the zero thickness interface unit and using the separate model, the introduction of cohesion cohere model, and the literature to pull out tests results as the reference, using abaqus cohesive element in the unit set up reinforced pull out tests of calculation model. through literature and the comparison of the test results, the results are in good conformity, verify the calculation model of rationality.keywords: reinforced concrete binding; pull out tests; bond unit; numerical simulation中图分类号：c33文献标识码：a 文章编号：0.引言混凝土结构中，钢筋与混凝土这两种材料之所以能够共同作用、承担外荷载，其中一个很重要的原因是混凝土硬化后与钢筋之间形成了良好的粘结。
基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究
基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究摘要：考虑到钢筋与混凝土界面受力的复杂性，基于用来模拟三种裂缝和失效的零厚度界面单元，采用分离式模型，引入内聚力黏结模型，并以文献中的拉拔试验结果为参照，利用abaqus中cohesive element单元建立起钢筋拉拔试验的计算模型。
通过与文献中试验结果的比较，结果符合较好，验证了该计算模型的合理性。
关键词：钢筋混凝土粘结；拉拔试验；黏结单元；数值模拟0.引言混凝土结构中，钢筋与混凝土这两种材料之所以能够共同作用、承担外荷载，其中一个很重要的原因是混凝土硬化后与钢筋之间形成了良好的粘结。
尽管对粘结试验的研究已有一百多年的历史，国内外的学者发表了为数众多的试验和理论资料，但是由于影响粘结的因素很多破坏的机理复杂，以及试验技术方面的原因等，目前粘结问题还没有得到很好的解决。
关于粘结的机理还不能提出一套比较完整的、有充分论据的粘结滑移理论。
由于试验中存在诸多不确定性，数值模拟在钢筋混凝土粘结性能分析中也逐渐重视起来，自上世纪六十年代美国学者把有限元引入钢筋混凝土结构的分析以来，有限元已经成为对混凝土问题进行研究的一种典型的数值模拟方法，目前有限元模拟主要有以下三种分析模型：l)分离式模型；2)组合式模型；3)整体式模型。
由于整体式模型不能反映钢筋混凝土这种非均质材料的微观受力机理，而组合式模型假定钢筋与混凝土粘结可靠而不产生相对位移，这又与实际的微观机理不符，因此对粘结性能的研究只能采用分离式模型。
本文通过引入描述裂缝和断裂失效的界面单元，采用分离式模型，按空间轴对称的方法，引入cohesive element模型，利用通用有限元abaqus对文献中试验得到的荷载一位移曲线进行数值模拟。
1．界面单元1.1界面单元介绍基于界面相对位移和应力之间关系建立的的界面单元能够有效地模拟钢筋和混凝土界面的力学行为，对于钢筋和混凝土之间的界面，更为实用的操作是将界面单元视为零厚度界面单元，相应地，界面单元的本构关系用界面力一相对位移进行描述。
abaqus 插入cohesive element 原理
abaqus 插入cohesive element 原理一、引言ABAQUS 是一款广泛应用于工程模拟的有限元分析软件，它提供了丰富的物理模型和求解器，可以模拟各种复杂的工程问题。
在 ABAQUS 中，Cohesive Element 是一种用于模拟材料界面粘结力失效的模型，本文将详细介绍其原理和应用。
Cohesive Element 是基于连续介质力学的理论，它通过将材料划分为一系列的小单元，并在这些单元之间引入粘结力的本构关系。
当小单元之间发生相对位移时，粘结力将阻止它们之间的相对滑动，从而保持材料的整体稳定性。
当粘结力达到失效阈值时，小单元之间会发生相对滑动，导致材料的界面发生破坏。
Cohesive Element 模型的主要优点是它可以模拟界面失效过程的非线性行为，适用于各种复杂的工程问题，如岩石开挖、混凝土破坏等。
同时，它也具有较高的计算效率和准确性，可以在较短的计算时间内得到精确的模拟结果。
三、Cohesive Element 在 ABAQUS 中的实现在 ABAQUS 中，Cohesive Element 的实现主要涉及到以下几个步骤：1. 定义材料模型：首先需要定义材料的物理属性，包括弹性模量、泊松比、粘结力等参数。
2. 定义单元类型：选择 Cohesive Element 单元类型，该单元类型具有特定的本构关系和失效准则。
3. 划分网格：将材料划分为小单元，并确保它们之间具有一定的间距和接触关系。
4. 定义接触关系：在单元之间定义接触关系，以确保它们之间的相对位移受到限制。
5. 施加载荷：根据实际问题施加相应的载荷，如应力、位移等。
在 ABAQUS 中，Cohesive Element 可以通过内置的模块进行定义和施加。
在模拟过程中，ABAQUS 将自动进行迭代求解，直到满足收敛条件或终止条件。
四、应用案例下面通过一个简单的应用案例来展示 Cohesive Element 在ABAQUS 中的使用方法。
基于ABAQUS的部分粘结预应力混凝土梁有限元分析
基于ABAQUS的部分粘结预应力混凝土梁有限元分析
张蜀泸
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2009(031)005
【摘要】在考虑混凝土和钢筋材料非线性以及预应力CFRP筋与混凝土之间的部分粘结的基础上,应用有限元软件ABAQUS对2根部分粘结预应力CFRP筋混凝土梁进行了全过程非线性分析,分析结果表明,程序计算值与试验结果吻合良好,该模型具有较好的精度.
【总页数】3页(P40-42)
【作者】张蜀泸
【作者单位】中国建筑西南设计研究院有限公司,成都,610061;同济大学建筑工程系,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU378
【相关文献】
1.部分预应力部分粘结CFRP筋预应力混凝土梁受弯性能的试验研究 [J], 张鹏;邓朗妮;邓宇
2.无粘结预应力混凝土梁的ABAQUS有限元模拟 [J], 郑炜鋆
3.无粘结预应力混凝土梁拟静力试验与有限元分析 [J], 严俐婉
4.无粘结预应力混凝土梁拟静力试验与有限元分析 [J], 严俐婉;
5.基于ABAQUS的CFRP布加固部分预应力混凝土梁数值模拟 [J], 胡霖嵩;鞠培东;张晶晶
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ABAQUS添加钢筋混凝土弹簧单元
在inp里修改弹簧单元设置之前，先要做2件事。
1、在cae中建立弹簧单元。
建模后进入interaction，special→springs/dashpots→create，在connectivity type 选择connect two points,如下图：分别选择混凝土和钢筋上面各1个点，或者随便选，后面都可以在inp中修改。
选好以后按下图修改弹簧参数，1,1,900也是随便的，后面都可以在inp中修改，含义在后面解释。
2、找出混凝土和钢筋弹簧单元节点处的节点编号。
建模完成后提交运算，运算出现几步的结果后，进入results，options→common →labels→show node labels即可显示单元的节点。
若钢筋和混凝土节点重合，想单独查看钢筋或混凝土的节点，tools→display group→create→part instances，选择钢筋或混凝土，remove，即可隐藏需查看混凝土内部的节点编号，可以用切片功能以下是修改inp的方法，转载：ABAQUS在inp里添加弹簧单元全过程，作者：天天飞ABAQUS在inp里添加弹簧单元全过程模拟钢筋混凝土粘结滑移，以我现在的水平来看，大概有三个思路，一个是用cohesive，一个是用Spring2弹簧单元，再有就是Umat了。
我先学习的是弹簧单元。
ABAQUS里有三种弹簧单元，Spring1，Spring2和SpringA。
其中，ABAQUS 文档的解释如下：Spring2有两个节点，每个节点只有一个自由度。
钢筋采用Wire建模，Truss 单元，混凝土实体单元。
mesh之后会出节点，所以尽量mesh成相同的节点，用钢筋和混凝土重合的节点，在三个方向分别建立弹簧。
垂直于钢筋纵向的两个弹簧设置成刚度较大，弹性。
沿钢筋方向的弹簧，需要确定粘结滑移本构，定义力和滑移位移的关系。
对比一下：Spring1是弹性的,只有一个节点，而SpringA的作用是沿两点连线的，每个点有三个自由度。
ABAQUS粘聚力模型CohesiveModel应用小结
关于Cohesive模型应用的一些小结学习粘聚力单元时从各种讨论中获益匪浅，现总结自己做过的一些练习模型，希望对大家有所帮助。
里面有很多是论坛中帖子里面的知识，在此对原作者一并谢过。
错误疏漏之处请大家多指正。
这里所有的粘聚力模型都是指Traction-separation-based modeling( The modeling of bonded interfaces in composite materials often involves situations where the intermediate glue material is very thin and for all practical purposes may be considered to be of zero thickness，帮助文献目录为32.5.1-2 )。
模型中参数仅作测试用，没有实际意义。
1.引言及一些讨论粘聚力模型( Cohesive Model )将复杂的破坏过程用两个面之间的‘相对分离位移-力’关系表达。
这种粘聚力关系很大程度上是宏观唯象的，有多种表达形式，如图1-1所示。
图1-1 常见的粘聚力关系Abaqus软件中自带的粘聚力模型为线性三角形(下降阶段可以为非线性)。
其它如指数、梯形等模型主要通过用户单元子程序(UEL/VUEL)实现。
粘聚力模型的形状对某些计算结果( 例如单纯的拉开分层)影响很大。
1.1 粘聚力单元及粘聚力接触粘聚力模型可以通过使用粘聚力单元( Cohesiev Elements )或者粘聚力接触( Cohesive Surfaces )来实现。
在模型和参数都一致的时候，两类方法得到的结果略有差别。
1.2粘聚力单元Abaqus中的粘聚力单元包括3D单元COH3D8，COH3D6；2D单元COH2D4；轴对称单元COHAX4；以及相应的孔压单元。
单元的厚度(分离)方向对于粘聚力单元，一个非常重要的方面是确定单元的厚度(分离)方向( Thickness direction、Stack direction )。
火灾后钢筋混凝土节点钢筋粘结滑移模拟
火灾后钢筋混凝土节点钢筋粘结滑移模拟钢筋混凝土节点在受到火灾作用后，钢筋与混凝土之间的粘结力出现了大幅度的下降，这就导致了两者之间较大的粘结滑移现象。
在进行钢筋混凝土节点抗震性能研究的时候，其滞回曲线出现了大的滑移现象，这与两者之间粘结力下降导致的滑移量增大有着直接的关系。
在ABAQUS中利用非线性弹簧单元来模拟两者间的粘结滑移是比较合适的，下面介绍弹簧单元及在本次模拟中的应用。
第一部分：弹簧单元弹簧单元时一种连接单元，在ABAQUS中它具有以下的性质：1.能够将力和相对位移联系起来2.在ABAQUS/CAE中能够将相对转角和弯矩联系起来3.可以是线性的也可以是非线性的4.如果是线性弹簧，可以基于频率直接进行稳态动力分析5.也可以基于温度和其他场变量的求解6.可以通过虚拟的弹簧刚度来模拟理想状态下的结构阻尼因子弹簧单元始终利用力和位移来描述。
当弹簧与某一自由度上的位移相关时，相对位移和力这些变量就在弹簧单元中表现。
如果弹簧单元与某一自由度上的转角相关，它就是扭转弹簧，相对转角通过弹簧转化成弯矩。
粘滞性弹簧的行为在ABAQUS/CAE中可以通过频变弹簧和频变阻尼的组合成功模拟。
典型应用弹簧单元被用来模拟实际的物理弹簧和理想化的轴向扭转组件。
还可以模拟阻止刚体运动的反力。
它们还可以通过假设的弹簧刚度指定结构阻尼系数来模拟结构的阻尼。
选择适当的单元类型Spring1，Spring2单元可以应用在隐式分析中，Spring1用在定义点和区域之间，Spring2用在定义点和点之间，这两种单元作用的都是以特定的方向。
SpringA可以应用在显示分析也可以应用在显式分析中，通过连接两个节点的作用线产生作用，因此在大的位移相应分析中这个作用线可能会产生旋转。
Spring1，Spring2弹簧单元都能够定义位移和旋转的自由度（后种情况被称为扭转弹簧）。
然而，在大位移响应分析时应用扭转弹簧需要仔细考虑在节点上整体的转动情况。
ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型研究
ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型研究ABAQUS是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件，其强大的模拟能力使其在结构分析和材料性能研究中得到了广泛应用。
本文将侧重于使用ABAQUS进行显式分析梁单元的混凝土和钢筋本构模型的研究。
1. 引言混凝土和钢筋是工程中常见的材料，在结构力学分析中发挥着重要的角色。
为了更准确地预测结构的行为和性能，需要开发出能够模拟这些材料行为的本构模型。
ABAQUS是一种流行的有限元分析软件，其强大的模拟能力使得能够研究混凝土和钢筋的本构模型。
2. 混凝土本构模型的研究混凝土是一种复杂的材料，其力学行为涉及非线性、损伤和断裂等多个方面。
为了能够准确地模拟混凝土的力学行为，需要开发出适用于ABAQUS的混凝土本构模型。
2.1 Drucker-Prager本构模型Drucker-Prager模型是一种常用的用于模拟岩石和混凝土等材料的本构模型，该模型结合了弹性行为、塑性行为和断裂准则。
通过定义材料的弹性模量、内摩擦角和压缩强度等参数，可以准确地模拟混凝土的力学行为。
2.2 损伤本构模型混凝土在受到加载时会出现损伤现象，这对结构的承载能力和耐久性非常重要。
开发出适用于ABAQUS的混凝土损伤本构模型可以更准确地预测结构的行为。
常见的混凝土损伤本构模型包括弹性模量退化模型和软化模型等。
3. 钢筋本构模型的研究钢筋作为一种高强度材料，在结构分析中经常与混凝土共同使用。
为了准确地模拟混凝土与钢筋组成的复合材料的力学行为，需要开发适用于ABAQUS的钢筋本构模型。
3.1 弹塑性本构模型钢筋主要表现为弹塑性行为，因此可以使用弹塑性本构模型来模拟。
在ABAQUS中，可以通过定义材料的弹性模量、屈服强度和硬化规律等参数来准确地模拟钢筋的力学行为。
3.2 损伤本构模型在钢筋的受力过程中，也会出现损伤现象。
通过开发适用于ABAQUS的钢筋损伤本构模型，可以更准确地预测结构的行为。
聚合物水泥基涂层钢筋与混凝土粘结滑移性能及有限元模拟
１ ２ ６
算 机辅助工程 ， ２ ０ １ １ ， ２ ０ （ ４ ） ： ９ ６ ．
烟 台大 学 学报 （自然科 学 与工 程版 ）
第２ ９卷
［ １ ５ ］ Ｓ Ｕ Ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ｔ ｉ ｎ ｇ ，Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｕ ｎ ．Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ —
第２ ９卷第 ２期
２ ０ １ ６年 ４月
烟 台大 学学报 （ 自然科 学 与工程 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｔ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
一ห้องสมุดไป่ตู้
面接 触 中设 置 “ Ｃ Ｏ Ｈ Ｅ Ｓ Ｉ Ｖ Ｅ Ｂ Ｅ Ｈ Ａ Ｖ Ｉ Ｏ Ｒ” 的 方 法 实现涂 层 钢 筋 与 混 凝 土 的相 对 滑 移 ， 并
将模 拟 结 果与试 验 结果 比较 ， 发现 二 者特征 点数 据接 近 ， 表 明应 用该 方 法建 立的有 限元 模
型 可 以合理 预测 拉拔 试验 结 果．
关 键词 ：水泥 基涂 层 ； 粘 结滑移 性 能 ； 拉拔 试验 ； 有 限 元模 型
中图分 类号 ： Ｔ Ｑ１ ７ ２ ； Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献标 志码 ： Ａ
钢 筋锈 蚀是 导致 混凝 土结 构 提前 破坏 的重 要原 因， 美 国 每 年 因 钢 筋 锈 蚀 造 成 的 损 失 达 数 百 亿 美 元 Ｊ ． 环 氧树 脂涂 覆 钢 筋 是 提 升 混 凝 土 结 构 耐 久 性 的重 要手 段 ， 但在 多年 来 的试验 研究 中 ， 人们 逐渐 发现 ： 环氧 树脂 涂 层 成本 高 ， 脆性大 ， 易 开 裂 并 产生
2016新编火灾后钢筋混凝土节点钢筋粘结滑移模拟
2016新编火灾后钢筋混凝土节点钢筋粘结滑移模拟火灾后钢筋混凝土节点钢筋粘结滑移模拟钢筋混凝土节点在受到火灾作用后，钢筋与混凝土之间的粘结力出现了大幅度的下降，这就导致了两者之间较大的粘结滑移现象。
在进行钢筋混凝土节点抗震性能研究的时候，其滞回曲线出现了大的滑移现象，这与两者之间粘结力下降导致的滑移量增大有着直接的关系。
在ABAQUS中利用非线性弹簧单元来模拟两者间的粘结滑移是比较合适的，下面介绍弹簧单元及在本次模拟中的应用。
第一部分:弹簧单元弹簧单元时一种连接单元，在ABAQUS中它具有以下的性质:1.能够将力和相对位移联系起来2.在ABAQUS/CAE中能够将相对转角和弯矩联系起来3.可以是线性的也可以是非线性的4.如果是线性弹簧，可以基于频率直接进行稳态动力分析5.也可以基于温度和其他场变量的求解6.可以通过虚拟的弹簧刚度来模拟理想状态下的结构阻尼因子弹簧单元始终利用力和位移来描述。
当弹簧与某一自由度上的位移相关时，相对位移和力这些变量就在弹簧单元中表现。
如果弹簧单元与某一自由度上的转角相关，它就是扭转弹簧，相对转角通过弹簧转化成弯矩。
粘滞性弹簧的行为在ABAQUS/CAE中可以通过频变弹簧和频变阻尼的组合成功模拟。
典型应用弹簧单元被用来模拟实际的物理弹簧和理想化的轴向扭转组件。
还可以模拟阻止刚体运动的反力。
它们还可以通过假设的弹簧刚度指定结构阻尼系数来模拟结构的阻尼。
选择适当的单元类型Spring1，Spring2单元可以应用在隐式分析中，Spring1用在定义点和区域之间，Spring2用在定义点和点之间，这两种单元作用的都是以特定的方向。
SpringA可以应用在显示分析也可以应用在显式分析中，通过连接两个节点的作用线产生作用，因此在大的位移相应分析中这个作用线可能会产生旋转。
Spring1，Spring2弹簧单元都能够定义位移和旋转的自由度(后种情况被称为扭转弹簧)。
然而，在大位移响应分析时应用扭转弹簧需要仔细考虑在节点上整体的转动情况。
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基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究[整理]基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究摘要:考虑到钢筋与混凝土界面受力的复杂性，基于用来模拟三种裂缝和失效的零厚度界面单元，采用分离式模型，引入内聚力黏结模型，并以文献中的拉拔试验结果为参照，利用abaqus中cohesive element单元建立起钢筋拉拔试验的计算模型。
通过与文献中试验结果的比较，结果符合较好，验证了该计算模型的合理性。
关键词:钢筋混凝土粘结;拉拔试验;黏结单元;数值模拟0.引言混凝土结构中，钢筋与混凝土这两种材料之所以能够共同作用、承担外荷载，其中一个很重要的原因是混凝土硬化后与钢筋之间形成了良好的粘结。
尽管对粘结试验的研究已有一百多年的历史，国内外的学者发表了为数众多的试验和理论资料，但是由于影响粘结的因素很多破坏的机理复杂，以及试验技术方面的原因等，目前粘结问题还没有得到很好的解决。
关于粘结的机理还不能提出一套比较完整的、有充分论据的粘结滑移理论。
由于试验中存在诸多不确定性，数值模拟在钢筋混凝土粘结性能分析中也逐渐重视起来，自上世纪六十年代美国学者把有限元引入钢筋混凝土结构的分析以来，有限元已经成为对混凝土问题进行研究的一种典型的数值模拟方法，目前有限元模拟主要有以下三种分析模型:l)分离式模型;2)组合式模型;3)整体式模型。
由于整体式模型不能反映钢筋混凝土这种非均质材料的微观受力机理，而组合式模型假定钢筋与混凝土粘结可靠而不产生相对位移，这又与实际的微观机理不符，因此对粘结性能的研究只能采用分离式模型。
本文通过引入描述裂缝和断裂失效的界面单元，采用分离式模型，按空间轴对称的方法，引入cohesive element模型，利用通用有限元abaqus对文献中试验得到的荷载一位移曲线进行数值模拟。
1(界面单元1.1界面单元介绍基于界面相对位移和应力之间关系建立的的界面单元能够有效地模拟钢筋和混凝土界面的力学行为，对于钢筋和混凝土之间的界面，更为实用的操作是将界面单元视为零厚度界面单元，相应地，界面单元的本构关系用界面力一相对位移进行描述。
定义界面上各点的相对位移向量为，通过单元节点差值可得到，,分别为界面单元第个上表面节点和下表面节点在方向的位移，为拉格朗日差值函数。
由于单元的形函数及数值积分一般都是在单元的局部坐标下进行的，需要将相对位移向量转化到局部坐标中描述，因此相对位移向量可以采用下式进行转换, 为由局部坐标系单位矢量组成的转换张量，界面单元的本构方程可以表达为，是Kronecker乘子，由于界面层非常薄，界面处法向上的变形非常小，对切向变形影响较小，可简化计算，故采用非耦合的本构张量;为界面单元本构张量，表征界面单元开裂、裂纹发展等力学行为，需要指出的是，不同于其他实体单元，本构张量系数为惩罚刚度。
由虚功原理得，将代入得，由得，其中单元刚度矩阵K为，由于界面单元的力学特征非常复杂，上式的积分策略需要仔细选取以避免界面应力扰动现象，P.P.Camanho和C.G.Davila建议用Newton-cotes全积分求解上式。
1.2 钢筋混凝土界面单元的本构模型对于钢筋一混凝土界面，提出如下本构模型的界面单元来模拟粘结。
在切向、法向上，单元本构关系分别采用如下图1所示双线性本构关系，法向上不计压缩对单元的损伤。
2.钢筋混凝土界面单元在Abaqus中的实现2.1 Cohesive element内聚力单元(cohesive element)主要是模拟裂纹的产生和扩展，应用cohesive 单元模拟复合材料失效，包括两种模型:一种是基于traction-separation描述;另一种是基于连续体描述。
其中基于traction-separation描述的方法应用更加广泛。
对于钢筋与混凝土界面单元采用基于traction-separation描述的方法更为合适，最常用的本构模型为图1所示的双线性本构模型。
注意图中纵坐标为应力，而横坐标为位移，因此线弹性段的斜率代表的实际是cohesive单元的刚度。
曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。
因此在定义cohesive的力学性能时，实际就是要确定上述本构模型的具体形状:包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率，或者最终失效时单元的位移。
2.2损伤准则(初始损伤准则)初始损伤对应于材料开始退化，当应力或应变满足于定义的初始临界损伤准则，则此时退化开始。
Abaqus的Damage for traction separation laws 中包括:Quade Damage、Maxe Damage、Quads Damage、Maxs Damage、Maxpe Damage、Maxps Damage六种初始损伤准则，其中前四种用于一般复合材料分层模拟，后两种主要是在扩展有限元法模拟不连续体(比如crack问题)问题时使用。
前四种对应于界面单元的含义如下:Maxe Damage最大名义应变准则:Maxs Damage最大名义应力准则:Quade Damage二次名义应力准则:Quads Damage二次名义应变准则:式中，当名义应变比的平方和等于1时，损伤开始。
算子是MacAuley算子，含义如下，当界面受压时，法向力及法向位移对损伤判断不起作用。
2.3 损伤演化规律选择了初始损伤准则之后，还要定义Damage Evolution。
Abaqus中损伤演化的法则包括Displacement和Energy，Displacement为基于位移的损伤演化规律，而Energy为基于能量的损伤演化规律。
Softening中包括Linear，Exponential 及Tabular三种刚度退化方式。
Damage Evolution中的所有的选项都是用来确定单元达到强度极限以后的刚度降阶方式。
2.4 cohesive element建模方法建立cohesive element的方法主要有:方法一、建立完整的结构，然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。
方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，。
第一种方法划分网格比较复杂;第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐;因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。
3. 有限元分析实例3.1 试验介绍及有限元材料选取以Congqi Fang等试验为依据，在该试验中混凝土采用C50，采用20mm直径的钢筋，进行拉拔，下图为其试验模型。
为简便起见，采用空间轴对称建模，如图9所示:所采用的材料参数如下:表1 混凝土材料主要参数E弹性模量()混凝土强度()Dilation angle膨胀角()Eccentricity偏心率fb0/fc0双轴极限抗压强度/单轴极限抗压强度 K不变应力比Viscosity parameter 粘聚系数3E+1050MPa300.11.160.6667钢筋采用理想弹塑性材料，弹性模量E为2.1e+11，泊松比为0.3，极限强度为 4.404e+8。
表2 Cohesive的参数取值如下: E()G1()G2()Nominal stress normal only mode()Nominal stress First direction()Nominal stress second direction()Displacement at failure(m)9.375E109.375E105.9E65.9E60.0022.2 数值模拟结果与试验结果对比，如图10:图2钢筋混凝土粘结试验及数值模拟对比图3中给出了不同界面刚度取值对应的粘结滑移曲线。
图3界面刚度K值对粘结滑移曲线的影响K取值越大，相应的弹性阶段所消耗的能量越小，初始损伤后消耗的能量越大，初始损伤后的延性越好，从图中可以看出，刚度增大后，后期的最小承载力并没有太大变化，而刚度减小后，对荷载影响颇大，因此选择合适的界面刚度对于钢筋混凝土之间粘结性能的模拟至关重要。
结论通过引入界面单元来模拟钢筋与混凝土的粘结性能，得出如下结论:(1)abaqus中的cohesive element可以实现钢筋与混凝土粘结性能的模拟，采用轴对称建模，其计算结果与文献试验中的结果符合较好，说明该模型合理，对钢筋混凝土粘结有一定的参考价值。
(2)图2中可以看出，虽然有限元模拟在荷载峰值点上吻合较好，但在加载后期模拟效果较差，说明仅仅采用双线性本构模拟还是过于简单。
(3)从图3可以看出，初始刚度对荷载的影响很大，因此采用abaqus进行有限元模拟时，需选择合适的刚度取值。
参考文献:(1)陈强，邹道勤，毛土明，冷轧螺旋钢筋与混凝土黏结性能研究[期刊论文] 混凝土，2011(2) (2)Pedro P. Camanho,Carlos G. Dávila,Mixed-Mode Decohesion Finite Elementsfor theSimulation of Delamination inComposite Materials.NASA/TM-2002-211737(3)CongqiFanga, Karin Lundgren, Liuguo Chen, Chaoying Zhu, Corrosion influence on bondinreinforced concrete.Cement and Concrete Research 34 (2004) 2159–2167(4)abaqus,2009,Standard User’s Manual.。