abaqus混凝土本构

介绍
高压应用: 地下导弹发射井震动响应 模拟水库的混凝土大坝
介绍
混凝土容器构造
介绍
钢筋混凝土 建模：混凝土模型＋钢筋模型＋混凝土和钢筋的相互作用
中分别定义混凝土本构和钢筋的本构关系。 和 的相互作用，粘结滑动( ) 暗销作用( )都可以通过引入 拉伸硬化( )模拟
介绍
加强筋（）选项提供非常全面的几何设计：
() () 混凝土损伤模型 ( 6.3)
高压力混凝土的本构关系
()
用于描述 单调应变 在材料中表现出拉伸裂纹或者压缩时破碎的行为 压缩塑性应变由“塑性压缩屈服面”控制
裂纹出现在当应力达到 裂纹产生面“ ”时
裂纹是影响材料行为的最关键因素，它将导致开裂以及 开裂后的材料的各向异性
: *, * , *
混凝土损伤机制:
混凝土内部微裂纹和微孔洞的产生和发展
在高压（静水压力）下材料的固化和多微孔的结构的坍塌
单轴实验
超过某应力水平, 表现非线性行为, 表现出 累积不可恢复 的损伤 直到发生破坏
微裂纹导致应变软化
单轴压缩 (1969)
单轴拉伸 (1989)
体积膨胀:
.
.,,
双轴加载：混凝土失效应力大于单轴状态时的失效强度
不可以嵌入热传导和质量扩散实体单元中
应用实例
应用实例
演示
二维平面应变模型 本构关系：
考虑拉伸硬化效应
* 的参数
1. 有加强筋的单元 2. 加强筋的截面积 0.19332 3. 加强筋的间距 18 4. 加强筋的方向 0 5. 加强筋在单元中的位置 .626667 6. 单元的哪条边上 3
实验结果与计算结果比较
➢ 可以考虑温度的影响
（刚度梯度变量）, , ,
.
t = 4.456
水平位移峰值 ()
() () t = 4.456 ,
.
Compression SDEG = 0
&
: , , () , (; , ) : , () , (, )
(, ) ()
塑性模型是一种构造粒状材料 比如土壤，一般只考虑单调荷载，并且 是“率无关”材料
混凝土 钢筋混凝土
内容提纲
介绍 无钢筋混凝土力学行为 中的混凝土本构模型 加强筋(钢)中的应用 应用实例
介绍
介绍
: 构造两种不同应力状态的混凝土模型，预测混凝土和钢 筋混凝土的力学行为 1：
低压混凝土 (静水压力小于三倍单轴单轴压缩失效应力)， 占主导地位的是混凝土开裂（）的行为
大荷载 (塑性阶段) ，次生裂缝行为明显
加强筋(钢)在中的应用
: : : : a ()
6.3 .
A
.
A*
,, .
*, *, * .
使用 * 选项 简化了在 () 中的定义. 使用 * 选项在主体 中埋入一组 或者 单元作为夹层 : *,
单元不必与实体单元网格划分一致
单元的节点自动约束到主体的实体单元的节点上
可以嵌入 温度－位移 耦合的实体单元中。 但是不能模拟出隔热/传热的行为
,*
例题
()
中脆性破裂模型
适用于拉伸裂纹控制材料行为的应用
压缩失效不重要
此模型考虑了由于裂纹引起的材料各向异性性质
材料压缩的行为假定为线弹性.
脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大时失效
: *,*,
*
( 6.3)
适用于混凝土的各种荷载分析 单调应变, 循环荷载, 动力载荷. 标量损伤模型 (各向同性) ， 包含拉伸开裂()和压缩破碎(). 此模型可以模拟硬度退化机制以及反向加载刚度恢复的混凝土力学 特性 :*
算例：分析地震载荷 下的重力坝
:a
给出一个使分析在任意荷载下混凝土结构的稳定性。 地震荷载分析：印度一个水坝，6.5级地震。
(), 11, 1967, 6.5 . 计算说明: 忽略坝基作用，刚性基础。 水动力效应使用 附加质量技术, 通过两节点用户单元实现。 材料阻尼为坝体一阶振动临界阻尼的3% 拉伸失效数据通过断裂能给出
可以是单独的筋，也可以是夹层，加强筋和夹层的方向是 任意的
可以加载初始应力，初始应力可以为“” (灌浆前后都可以 ) 也可以为“” (通常无灌浆).
无钢筋混凝土 的力学行为
无钢筋混凝土的力学行为
混凝土在高压下（三轴）表现出准脆性的行为
不同于普通的脆性材料, 混凝土可以有非弹性变形，非弹性变形可以比弹性变形大 很多
单调荷载（可以包括小的反向加载，但是不能模拟循环加 载）
介绍
2：
高压 (
) 混凝土的压碎()是主导行为
大荷载 (非弹性)
单调荷载、循环荷载都可以
介绍
典型应用 低压应用:
典型的结构构件, 如带加钢筋混凝土梁、 板、柱、剪力墙 核反应堆容器高压密封加压失效模拟 炮弹对混凝土容器的冲击模拟 冰对海岸建筑的冲击模拟
,
.
. . (1969)
混凝土双轴强度包络图
. (1969)
三轴加载：
高压混凝土裂纹扩展被阻止。脆性的特性被柔性硬化的特
ห้องสมุดไป่ตู้
性代替。
,.
.
(1982)
循环加载力学行为 塑性和刚度的退化 反向加载刚度恢复 (单向)
() (1984)
() (1984)
中的混凝土本构模型
中的混凝土本构模型
用连续介质的方法建立描述混凝土模型 不采用宏观离散裂纹的方法描述 裂纹的水平的在每一个积分点上单独计算 低压力混凝土的本构关系
:a
a
有限元网格:
760 4R 4节点平面应 力单元，36个用户单 元
:a
’s ’s
E = 31027 n = 0.15 r = 2643 3 y = 36.31o 0 = 13.4 = 24.1 0 = 2.9
:a
:
:a
( g =9.81 m 2)
.
(10 )
:a
（拉伸损伤变量）, , a () .
* * * *
此模型最初于黏土材料 在剪切失效模型加了一个“” 的作用 约束模型的静水压力 当材料剪切屈服时帮助控制体积膨胀 这些特性使得“”模型适用于受到高压的混凝土 静水压力别单轴压缩强度大很多 这不包括任何表示拉伸裂纹（）和压缩破碎()的行为 因此只适用于收到高压的混凝土. :* *
加强筋(钢) 在中的应用
在中塑性模型有一下特征:
小载荷情况下存在一个线弹性的阶段，随载荷的变大，材料的变形中 包括不可恢复成分。认为材料进入塑性阶段。
材料初始各向同性
屈服行为与静水压力有关，材料随着约束力的变大而变得更强
屈服行为受中间主应力的最大值的影响
➢ 包括各向同性的硬化的软化
➢ 随体积变化材料表现出非弹性行为，在非弹性膨胀和非弹性剪切变形中 中引入流动法则