钢管混凝土ABAQUＳ建模过程
Pａｒt模块
一、钢管
1.壳单元
概念：壳单元用来模拟那些厚度方向尺寸远小于另外两维尺寸，且垂直于厚度方向得应力可以忽略得得结构.以字母S开头。轴对称壳单元以字母SAX开头,反对称变形得单元以字母S ＡXA开头。除轴对称壳外，壳单元中得每一个数字表示单元中得节点数，而轴对称壳单元中得第一个数字则表示插值得阶数.如果名字中最后一个字符就是5，那么这种单元只要有可能就会只用到三个转动自由度中得两个.
2.壳单元库
一般三维壳单元有三种不同得单元列示：
①一般壳单元：有限得膜应变与任意大得转动,允许壳得厚度随单元得变形而改变,其她壳单元仅假设单元节点只能发生有限得转动.
②薄壳单元:考虑了任意大得转动，但就是仅考虑了小应变。
③厚壳单元：考虑了任意大得转动，但就是仅考虑了小应变.
壳单元库中有线性与二次插值得三角形、四边形壳单元，以及线性与二次得轴对称壳单元.所有得四边形壳单元(除了S4)与三角形壳单元Ｓ3/S3R采用减缩积分。而S4与其她三角形壳单元采用完全积分。
3.自由度
以５结尾得三维壳单元,每一节点只有5个自由度：３个平动自由度与面内得2个转动自由度(没有绕壳面法线得转动自由度)。然而,如果需要得话,节点处得所有６个自由度都就是可以激活得。
其她三维壳单元在每一节点处有6个自由度(三个平动自由度与3个转动自由度)。
轴对称壳单元得每一节点有3个自由度：
1 r—方向得平动
２z—方向得平动
3 r－z平面内得平动
4.单元性质
所有壳单元都有壳得截面属性,它规定了壳单元得材料性质与厚度。
壳得横截面刚度可在分析中计算,也可在分析开始时计算.
①在分析中计算：用数值方法来计算壳厚度方向上所选点得力学性质.用户可在壳厚度方向上指定任意奇数个截面点。
②在分析开始时计算：根据截面工程参量构造壳体横截面性质，不必积分单元横截面上任何参量。计算量小。当壳体响应就是线弹性时,建议采用这个方法。
5.壳单元得应用
如果一个薄壁构件得厚度远小于其整体结构尺寸,并且可以忽略厚度方向得应力，建议用壳单元来模拟。当厚度与跨度之比小于1/１5,可以忽略横向剪切变形，则可以认为就是薄壳问题;当厚度与跨度之比大于1/１5，很小得剪切变形也不能忽略时，则认为就是厚壳问题。
要求：大应变。仅在几何非线性分析中考虑壳单元厚度得改变,壳单元厚度方向上得应力为０，应变只考虑来自泊松比得影响.
二、混凝土
三、端板
解析刚体:计算成本上解析刚体要小于离散刚体，但就是解析刚体不能就是任意得几何形状, 而必须具有光滑得外轮廓线。一般而言，如果可以使用解析刚体得话，使用解析刚体进行模拟就是更为合适得
离散刚体：离散刚体在几何上可以就是任意得三维、二维或轴对称模型,同一般变形体就是相同得,唯一不同得就是,在划分网格时离散刚体不能使用实体单元,必须在Ｐａｒt 模块下将实体表面转换为壳面,然后使用刚体单元划分网格。
使用刚体部件就是不需要赋予部件材料属性得,但就是在不完全约束刚体自由度得情况下必须指定刚体集中质量与转动惯量。
欧拉：？
属性模块
当定义材料属性得时候，在考虑大应变得时候,应力指得就是柯西应力(即在现时构型上所定义得应力），应变指得就是自然应变,即
当材料数据就是唯一一个变量得函数时，材料数据必须根据这个独立变量得增长而给出.AＢAQUS会根据已经给出得数据进行线性插值.在给定得独立变量范围之外,ＡBAＱUS假定材料数据为常数。(除了织物材料,其为线性外推)因此，在输入数据得时候,我们需要格外注意。
当材料属性就是多个变量得函数时，如图所示:
材料有很多方面得性质，但就是在一个分析中,我们不需要定义所有得性质，我们只需要定义与当前分析有关得材料性质即可。不过如果定义了一些跟当前分析无关得材料性质,那也就是没有关系得，ABAＱUS会自动忽略。混凝土损伤塑性模型就是不能有任何以分布定义得材料行为.如果使用了分布质量,那么将不能使用温度或者其她场变量相关得密度。密度行为用于指定所有单元得质量密度，除了刚性单元。对于有限应变计算，如果纯粹得弹性应变很大(超过5％),那么我们应该用织物模型、超弹性模型或者泡沫超弹性模型。线性弹性或者多空弹性适用于大应变就是非弹性得情形.线弹性、多孔弹性与亚弹性在应力水平达到弹性模量得50％或者更高得水平时,会表现出很差得收敛性.
线弹性:
在小应变情况下有效(应变小于５％);可以就是各向同性、各向异性；可以与温度以及其她场变量有关；对于连续实体单元可以定义分布。
在有限应变问题中：应力为柯西应力，应变为自然应变，弹性模量为四阶张量.
在大应变问题中,当弹性应变很大时，不要使用线弹性材料定义，而应该使用超弹性材料模型（像橡胶一样得材料）。
最简单得线弹性应力应变关系式如下所示:
G＝E/2(1＋v）；Ｅ与v可以就是温度或者其她场变量得函数。
各向同性弹性材料可以通过分布有空间各样得弹性行为,当使用了分布就不能再使用温度与其她场变量相关得弹性常数。
稳定准则要求E>0，G＞0,－1〈v〈０、5。当ｖ〉0、４95时，对于线弹性材料，为了避免可能得收敛问题,建议使用连续实体杂交元。否则会出现错误,措施如下:
经典金属塑性理论:
必须与线弹性材料模型或者状态方程一起应用。
一、屈服准则：
米塞斯与希尔屈服面假设金属得屈服与等效压应力无关:这个假设已经被大多数金属受压试验所证实(除了废弃金属)，但就是对于承受很高得三轴张力得金属或者材料有空洞得情况下，这个假设就可能不太精确了。因为这种情况会导致裂纹附近得应力场得出现,并且在一些极端热负荷下，比如说焊接过程，这个时候应该使用多孔金属塑性模型。
1.米塞斯屈服面
米塞斯屈服面用于各向同性材料，它得定义通过给定单轴屈服应力作为单轴塑性应变、温度或者其她场变量得函数。
2.希尔屈服面
用于各向异性屈服模型。
硬化准则
在ABAQUＳ里面,我们可以定义理想塑性材料，也可以定义强化准则.各向同性强化,包括Joｈｎson－Cook强化准则就是可以应用得。此外,AＢAQUS还为受循环荷载得材料提供了随动强化准则。
1.理想塑性
理想塑性意味着屈服应力不会随着塑性应变而增加.它可以表格形式定义为温度或者场变量得函数.
2.各向同性强化准则（等向强化)
各向同性强化意味着屈服面会随着塑性应变得发生而在各个方向均匀得改变大小，由此屈服应力会相应得增加或者减少。ABＡQUS提供了一个非常有用得各向同性强化模型，该模型涉及到总得塑性应变，或者在整个分析过程中，每个点得应变在应变空间几乎就是同一个方向。尽管该模型被称为强化模型，但就是应变软化或者强化之后得软化都可以用该模型来定义.关于各向同性强化准则更多得细节请参考ABAQUＳtheｏry guidｅ4、3、2章节。
如果各向同性强化要被定义，屈服应力可以以塑性应变表格函数得形式给出，如果有必要得话,还可以以温度或者其她预先定义得场变量得表格函数给出.其她未给出得数据从已给出得数据以简单插值得到,并且超出最后一个给定得塑性应变得区域,屈服应力保留常数。
３、Ｊｏｈnson—cook各向同性强化
Johｎｓｏｎ-cook各向同性强化准则就是一种特殊得各向同性强化准则，在该准则里面,屈服应力就是等效塑性应变、应变速率与温度得解析函数.这个强化准则适用于模拟大多数材料得高速率变形。希尔得势函数不能与该准则同时使用.更多细节请参考２3、2、7章节.
4.用户子程序
在stａndard里面,屈服应力也可以通过用户子程序UHAＲＤ来描述.
5.随动强化
ABAQUS提供了两个随动强化模型用于模拟金属得循环荷载模型。
线性随动强化模型:以恒定得硬化速率来模拟硬化行为
非线性随动强化模型:可以提供更好得预测但就是需要更细得刻度
更多细节请参见“Models ｆoｒmeｔａls ｓubjectｅｄtｏcｙcｌic loadinｇ，”
23、2、2章节。
二、流动法则
ABAＱUS使用得就是关联得流动法则。因此，当材料屈服时，非弹性变形速率与屈服面正交(塑性形变体积不变).这个假设对于大多数金属都就是适用得;在大多数情况下，该流动法则对于金属板材塑性流动局部化得详细研究还就是不适当得,当板材产生纹理并最终撕裂时。只要我们对这种效应得细节不感兴趣，在ABAQUＳ中使用光滑米塞斯或者希尔相关联得流动法则一般就是可以准确预测试验结果得。
三、速率得相关性
当应变速率增长时,许多材料得屈服强度也会随之增长.这种效应在许多金属得应变速率达到０、1—１每秒时很重要；在应变速率达到1０-１0０每秒时非常重要,这就是高能动态事件或者制造过程得特点。
有多种方式可以引进应变速率相关得屈服应力。
1.直接表格法
2.屈服应力比率法
代表静态屈服应力，代表等效塑性应变,代表等效应变速率，R就是一个比率,当等效应变速率为零时,Ｒ=1、0.
3.用户子程序
四、初始条件
当我们需要研究一个已经经受硬化得材料行为时，我们需要根据硬化状态提供最初始得塑性应变值.
对于更加复杂得情形，可以通过用户子程序来定义
五、单元
经典金属塑性理论可以用于任何包含力学行为得单元。
六、输出
23、６、3混凝土损伤塑性模型
一、参考材料
二、综述
ABＡQUＳ中混凝土损伤塑性模型：
1.提供了一个模拟任何结构中（梁、桁架、壳、实体）得混凝土与其她准脆性材料得通用方法。
2.利用各向同性弹性损伤与各向同性抗拉与抗压塑性得概念来模拟混凝土得非弹性行为。
3.可以用于素混凝土,尽管主要就是用于钢筋混凝土结构。
4.可以与钢筋一起应用用于模拟钢筋混凝土。
5.可以应用于混凝土在低围压下受单调、循环与／或者动力荷载。
6.包含非关联得多向硬化塑性与标量各向同性损伤，可以用于描述在破坏过程中不可逆转得损伤。
7.在循环往复荷载中,允许用户控制刚度恢复.
8.可以定义与应变速率有关。
9.可以与粘塑性正规化得本构方程一起应用,并且可以改善软化段得收敛速率。
10.要求材料得弹性行为就是各向同性并且线性得。
11.细节定义请参瞧“Ｄamａgｅd plasticity ｍodeｌfor coｎcreｔe and otｈer quaｓ
i-britｔleｍａｔeｒiａls，”Sｅction4、５、2oｆthｅAbaqｕｓTheｏrｙGuｉde。
三、力学行为
该模型就是连续得、基于塑性得混凝土损伤模型.它假设两个主要得失效机制就是混凝土得受拉开裂以及受压压溃.屈服面得演变主要由两个硬化变量来控制,即受拉等效塑性应变与受压等效塑性应变，与受压受拉得失效机制有关。以下章节将讨论混凝土力学行为得主要假设。
1.单轴拉伸与压缩力学行为
该模型假设混凝土得单轴拉伸与压缩响应以塑性损伤为特征。如图所示：
单轴受拉情况下,应以应变曲线在失效应力以前,遵循线弹性关系.失效应力对应混凝土材料微裂缝得出现。超过失效应力以后,微裂缝得发展在宏观上表现为应力应变曲线得软化段，该效应将会引起混凝土结构得应变局部化。
单轴受压情况下，在初始屈服点之前，应力应变曲线就是线性得。在塑性区段,该响应表现为应力强化,在超过极限应力之后,表现为应变软化。该表达在某种程度上有点简单,但就是捕获了混凝土响应得主要特征.
假设单轴应力应变曲线可以转化成应力-塑性应变曲线。（ABAQＵS会将用户提供得应力-非弹性应变数据自动转化成这种形式）因此：
这里得下标t与c分别代表受拉与受压；括号里第一个变量代表等效塑性应变，第二个变量代表等效应变速率，代表温度,fi代表其她预先定义得场变量。
从上图中，我们可以瞧出，当混凝土试件从应变软化段得任何一点卸载得时候,卸载响应都会变弱，即材料得弹性刚度表现为受损.弹性刚度得受损通过两个变量来表示，dt与dc,并且这两个变量假设为塑性应变、温度与场变量得函数：
损伤变量可以从0取值到１,0代表未损伤，1代表完全损伤。
如果代表材料得初始弹性刚度，那么单轴受拉与受压下得应力应变关系为：
我们定有有效得受拉与受压应力为：
有效应力决定了屈服面得大小.
2.单轴循环行为
在单轴循环荷载情况下,刚度退化机理非常复杂，其中包含开裂与微裂缝得闭合，还有她们之间得相互作用。试验观测得知:随着荷载方向得改变，会有一些弹性刚度得恢复.刚度恢复效应,也被称为单边效应，就是混凝土在循环荷载下一个重要得表现.该效应在荷载从拉力变为压力时更为显著，因为裂缝会闭合，所以导致受压刚度得恢复。
混凝土损伤塑性模型假设弹性模量得降低由标量损伤变量d给出
其中代表材料得初始模量。
该表达式包含了拉伸与压缩行为。刚度损伤变量d就是应力状态与单轴损伤变量ｄt、dc得函数。对于单轴循环加载来说，ABAQUＳ假设：
其中，ｓｔ与ｓc就是应力状态得函数，并且引进了模型刚度恢复效应：
权重因子wt与ｗc假设与材料性质有关，控制着拉压刚度恢复。为了理解这一点,如下图所示,当荷载由拉力变为压力时，假设材料之前没有压缩损伤,则且,因此:
在受拉侧,，，因此，
在手压侧，,，因此,，如果,则;因此，材料得受压刚度完全恢复（在图示情况下即为初始未损伤刚度，).反之，，则，因此没有刚度恢复。在０～1之间代表刚度部分恢复.
,
3.多轴行为
对于一般得三维多轴状态，应力应变关系通过标量损伤弹性方程给出：
其中,代表初始弹性矩阵。
把之前描述得标量刚度退化变量一般化为多轴应力情况,通过把单位阶跃函数转换成多轴应力下得权重因子
其中（)代表主应力分量.。
更多细节请参见“Daｍagｅd plastｉｃity modeｌｆｏr conｃrｅｔe anｄoｔher quasi —brｉttlｅｍａtｅrials," Seｃｔiｏn 4、５、2 of the AbaquｓTｈｅoｒy Gｕiｄe。
四、钢筋
在ＡＢＡＱUS中，混凝土结构一般就是通过提供钢筋来进行加固,其中，钢筋就是一种一维杆件,它可以单独定义,也可以嵌在表面.钢筋一般使用金属塑性模型。
使用这种建模方法，混凝土得行为则与钢筋无关。钢筋/混凝土界面效应，比如说粘结滑移与销栓作用通过引入混凝土拉伸硬化来近似模拟通过钢筋得裂缝荷载传递.详情请参见下面得拉伸硬化。
在复杂得问题中，定义钢筋就是一件非常繁杂得事情，但就是准确定义钢筋又就是一件非常重要得事情,因为如果在一个模型得关键部位缺少钢筋,那么这个模型很有可能就会失效。更多信息请参见“Definｉｎg rebａr as ａn elemｅｎt pｒoperｔy，”Sectiｏｎ2、2、４。
五、定义拉伸硬化
拉伸硬化允许为开裂混凝土定义应变软化行为。该行为也允许钢筋与混凝土界面得简单模拟。拉伸硬化在混凝土塑性损伤模型中定义。可以通过失效后得应力应变关系或者断裂能来定义拉伸硬化。
1.失效后应力应变关系
在钢筋混凝土中,失效后行为一般意味着给定一个失效后应力,并作为开裂应变得函数.
其中，,如图２3、6、３-３所示,为了避免可能得数值问题，ABAＱUS为失效后应力规定了一个下限值，即。
拉伸硬化数据根据开裂应变给出.当卸载数据可用时，数据通过拉伸损伤曲线给出,即。AＢAQUＳ会通过下列表达式将开裂应变自动转化成塑性应变：
如果算出来得塑性应变值为负数或者随着开裂应变得增加而减少,ABAＱＵS将会报错，这就意味着拉伸损伤曲线就是错误得.如果没有拉伸损伤，则。
在钢筋很少或者没有钢筋得情况下，失效后得应力应变表达式得形式对于计算结构会引起网格得依赖性，也就就是说有限元得预测结果不会因为网格得精细化而收敛到唯一解,这就是因为网格得精细化会导致更窄得裂缝。当裂缝失效发生在一个局部化得地方或者网格精细化不会导致多余裂缝得产生时,通常就会出现上述问题。但就是如果裂缝失效就是均匀分布得（也许就是由于钢筋得效应或者稳定弹性材料得出现），网格依赖性就没那么重要了。
在钢筋混凝土得实际计算中，网格通常就是这样子得,即每个单元都包含钢筋。钢筋与
混凝土得相互作用倾向于减少网格依赖性，只要给定一个合理得拉伸硬化来模拟这个相互作用。这需要对拉伸硬化效应有一个合理得评估,拉伸硬化效应取决于钢筋密度、混凝土与钢筋得粘结质量、混凝土骨料相对于钢筋直径得尺寸、还有网格。对于钢筋相对较多并且为网格划分较细得混凝土，我们假设失效之后得应力软化导致应力直线下降到10倍失效应变。标准混凝土得失效应变一般就是，这就意味着拉伸硬化导致应力降低到0得时候,总得应变为才就是合理得.该参数应该根据特定得情况进行校准。
拉伸硬化参数得选取就是一件非常重要得事情，因为拉伸硬化越多，越容易得到数值解。拉伸硬化过少会导致混凝土局部开裂,从而导致整个模型得响应出现临时不稳定。几乎没有哪个实际得设计会表现出这种行为,因此分析模型出现这种响应就意味着拉伸硬化过少。
2.断裂能开裂准则
当模型得重要部位没有配置钢筋时，拉伸硬化得方法会导致不合理得网格依赖性。然而，从实用角度来说，Hilｌerｂorg得断裂能准则可以减少这种依赖性。Hｉllｅrboｒｇ使用脆性破坏得概念，把使单位面积得裂纹打开所需要得能量作为一个材料参数.使用这种方法，混凝土得脆性行为就是通过应力-位移来描述而不就是应力－应变曲线来描述。在拉力得作用下，混凝土试件得裂缝会经过某些截面,当该试件上大部分得应力都消除之后,该试件就已经被分开了（因此，未损伤得弹性应变很小），试件得长度将由裂缝开口决定,但就是裂缝开口不依赖与时间得长度.
断裂能模型可以通过失效后应力－开裂位移来定义，如下图所示：
作为选择,断裂能也可以作为一种材料属性直接定义；在这种情况下，我们可以定义失效应力作为相关断裂能得函数.该模型假设开裂之后强度就是线性损失得.如下图所示：
强度完全损失时得开裂位移为。一般来说，对于一般得混凝土结构，当混凝土强度为２0MＰａ时，断裂能为40Ｎ/m，当混凝土强度为４0MPa时,断裂能大约为１2０Ｎ/m.
如果定义了受拉损伤因子,ＡBAQUＳ会通过下列公式把开裂位移自动转化成塑性位移。
其中试件长度假设为1.
应用：
在有限元模型中，应力-位移概念得应用需要相关集成点得特征长度得定义。特征开裂长度基于单元几何类型与方程：对于一阶单元来说,这就就是一个跨越一个单元得典型直线得长度，对于二阶单元来说，就是一阶单元得一半长。对于梁与桁架来说,特征长度沿着单元得轴线。对于膜与壳单元来说就是参考平面得特征长度。对于轴对称单元来说只就是r-z 平面得特征长度。对于粘结单元来说等于本构厚度。因为我们事先就是不知道裂缝得方向得，所以我们需要定义一个特征裂缝长度。因此长宽比很大得单元根据她们开裂得方向将会有不同得行为:由于这种效应，一些网格依赖性会存在.因此建议使用长宽比接近1得单元.另外，在用户子程序里这种网格依赖性可以通过指定特征长度作为单元拓扑与材料导向得函数来减少。详情请参见“Defininｇｔhe chaｒａctｅristiｃelement lenｇｔh ａｔ a ｍaterial point in Aｂａqｕs/Eｘpliciｔ”in “Materiaｌｄataｄefiniｔion," Seｃtion 21、1、2
六、定义压缩行为
您可以定义素混凝土在单轴受压荷载下超出弹性范围得应力应变行为。压应力数据通过
作为非弹性应变得表格函数来给出，如果需要得话，还可以与应变速率、温度与其她场变量有关。受压应力应变必须就是正值.应力应变曲线可以定义到超出极限应力一直到应变软化段.
硬化数据就是通过非弹性应变给出得，而不就是塑性应变。受压非弹性应变等于总应变减去弹性应变,即,其中,如图23、6、3－６所示。卸载数据通过受压损伤曲线来给出。ABAQ ＵＳ会通过以下关系式将非弹性应变自动转化成塑性应变值：
如果算出来得塑性应变值为负或者随着非弹性应变得增长而减少,那么AＢAQUＳ将会报错。如果没有受压损伤，那么。
七、定义损伤与刚度恢复
损伤变量与/或者可以通过表格给出。如果不考虑损伤，那么模型表现为塑性模型；因此且.
在ＡBAQUS里面,损伤变量被瞧做不会减少得材料属性.在每一个分析步里面，损伤变量得值都就是取上一增量与当前增量得损伤变量得较大值。
即:
损伤参数得取值很重要，因为一般来说,过度损伤可能对收敛速度有很大得影响。建议损伤变量得取值不要超过0、99，这意味着刚度有９9%得折减。
1.拉伸损伤
您可以定义单轴拉伸损伤作为开裂应变或者开裂位移得表格函数。
2.受压损伤
您可以定义单轴受压损伤变量作为非弹性应变得表格函数。
3.刚度恢复
如上所述,刚度恢复就是混凝土受循环荷载力学响应得一个重要方面。ABＡQUS允许用
户直接定义刚度恢复因子与。
实验观测到大多数准脆性材料，包括混凝土,当荷载从拉力变为压力时,其受压刚度从裂缝闭合而来.另一方面，当微裂缝形成后，受拉刚度并不会因为荷载从压力变为拉力而恢复.这种行为就对应了与,这也就是AＢＡQＵS得默认值。
八、速率相关性
准脆性材料得速率相关行为主要与高应变速率对微裂缝发展所产生得延迟效应。该效应在受拉荷载下显得尤为显著。随着应变速率得增长，应力应变曲线得非线性程度会下降并且峰值应力会提高。您可以定义拉伸硬化作为开裂应变速率得表格函数，定义压缩强化作为非弹性应变速率得表格函数。
九、混凝土塑性
您可以通过定义流动势、屈服面与粘度参数来定义混凝土塑性损伤模型.
1.有效应力不变量
有效应力为:
塑性流动势函数与屈服面要使用有效应力张量得两个应力不变量,即静水压力
与米塞斯等效应力
其中:
2.塑性流动
混凝土损伤塑性模型假设非关联得塑性流动势函数。该模型使用得流动势函数为dｒuckeｒ-ｐrageｒ双曲线函数：
其中：
高围压力作用下p—q平面测量到得膨胀角
单轴得失效拉应力，从用户给定得拉伸硬化数据中取得
钢管混凝土ABAQUS建模过程 Part模块 一、钢管 1.壳单元 概念：壳单元用来模拟那些厚度方向尺寸远小于另外两维尺寸，且垂直于厚度方向的应力可以忽略的的结构。以字母S开头。轴对称壳单元以字母SAX开头，反对称变形的单元以字母SAXA开头。除轴对称壳外，壳单元中的每一个数字表示单元中的节点数，而轴对称壳单元中的第一个数字则表示插值的阶数。如果名字中最后一个字符是5，那么这种单元只要有可能就会只用到三个转动自由度中的两个。 2.壳单元库 一般三维壳单元有三种不同的单元列示： ①一般壳单元：有限的膜应变和任意大的转动，允许壳的厚度随单元的变形而改变，其他壳单元仅假设单元节点只能发生有限的转动。 ②薄壳单元：考虑了任意大的转动，但是仅考虑了小应变。 ③厚壳单元：考虑了任意大的转动，但是仅考虑了小应变。 壳单元库中有线性和二次插值的三角形、四边形壳单元，以及线性和二次的轴对称壳单元。所有的四边形壳单元（除了S4）和三角形壳单元S3/S3R采用减缩积分。而S4和其他三角形壳单元采用完全积分。 3.自由度 以5结尾的三维壳单元，每一节点只有5个自由度：3个平动自由度和面内的2个转动自由度（没有绕壳面法线的转动自由度）。然而，如果需要的话，节点处的所有6个自由度都是可以激活的。 其他三维壳单元在每一节点处有6个自由度（三个平动自由度和3个转动自由度）。 轴对称壳单元的每一节点有3个自由度： 1 r-方向的平动 2 z-方向的平动 3 r-z平面内的平动 4.单元性质 所有壳单元都有壳的截面属性，它规定了壳单元的材料性质和厚度。 壳的横截面刚度可在分析中计算，也可在分析开始时计算。 ①在分析中计算：用数值方法来计算壳厚度方向上所选点的力学性质。用户可在壳厚度方向上指定任意奇数个截面点。 ②在分析开始时计算：根据截面工程参量构造壳体横截面性质，不必积分单元横截面上任何参量。计算量小。当壳体响应是线弹性时，建议采用这个方法。 5.壳单元的应用
13 ABAQUS/Explicit准静态分析 显式求解方法是一种真正的动态求解过程，它的最初发展是为了模拟高速冲击问题，在这类问题的求解中惯性发挥了主导性作用。当求解动力平衡的状态时，非平衡力以应力波的形式在相邻的单元之间传播。由于最小稳定时间增量一般地是非常小的值，所以大多少问题需要大量的时间增量步。 在求解准静态问题上，显式求解方法已经证明是有价值的，另外ABAQUS/Explicit 在求解某些类型的静态问题方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解复杂的接触问题时，显式过程相对于隐式过程的一个优势是更加容易。此外，当模型成为很大时，显式过程比隐式过程需要较少的系统资源。关于隐式与显式过程的详细比较请参见第2.4节“隐式和显式过程的比较”。 将显式动态过程应用于准静态问题需要一些特殊的考虑。根据定义，由于一个静态求解是一个长时间的求解过程，所以在其固有的时间尺度上分析模拟常常在计算上是不切合实际的，它将需要大量的小的时间增量。因此，为了获得较经济的解答，必须采取一些方式来加速问题的模拟。但是带来的问题是随着问题的加速，静态平衡的状态卷入了动态平衡的状态，在这里惯性力成为更加起主导作用的力。目标是在保持惯性力的影响不显著的前提下用最短的时间进行模拟。 准静态（Quasi-static）分析也可以在ABAQUS/Standard中进行。当惯性力可以忽略时，在ABAQUS/Standard中的准静态应力分析用来模拟含时间相关材料响应（蠕变、膨胀、粘弹性和双层粘塑性）的线性或非线性问题。关于在ABAQUS/Standard中准静态分析的更多信息，请参阅ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）的第6.2.5节“Quasi-static analysis”。 13.1 显式动态问题类比 为了使你能够更直观地理解在缓慢、准静态加载情况和快速加载情况之间的区别，我们应用图13-1来类比说明。
一、建立ABAQUS有限元模型 （一）模型选择 针对海洋管道缺陷引起的局部压溃问题，本小组采用ABAQUS建立管道局部片腐蚀有限元模型，将局部片腐蚀段长度Lf、局部片过渡段长度Lg、片腐蚀深度Ls作为研究的缺陷影响参数，建立三维直管道模型。模型正常管道外径取44.4mm，壁厚取1.659mm，施加压力为20mpa。建模分析过程采用非线性弧长法（Static，Riks），控制分析步中的增量步，以保证在之后的计算中，加载力的曲线能够下降并且管道能压溃。 （二）模型建立 1、建立管道剖面 （1）part模块建立正常管道剖面。 首先创建3D-shell planar模块part-1（图1），建立正常段管道1/4圆剖面。具体是先画一个半径为0.0222的圆，向圆内偏移一个管厚0.001659的距离形成管道内径圆（图2），并作辅助线（图3）切割出1/4圆（图4），右下图即为part-1剖面。其中两条辅助线是圆心分别与点（0，0.0222）和点（0.0222,0）的交点。
图1.creat part 图2.绘制管道内径圆 图3.作辅助线图4.正常管道剖面 （2）part模块建立腐蚀管道剖面。 腐蚀管道剖面与正常管道剖面做法相同，同样创建一个3D-shell planar 模块part-2（图5），在该模块下建立腐蚀段管道1/4圆剖面。通过先画一个半径为0.022的圆，向圆内偏移一个管厚0.001659的距离形成管道内径圆（图6），并作辅助线（图7）切割出1/4圆（图8），右下图即为part-2剖面。由于腐蚀
深度为0.0003，则两条辅助线是圆心分别与点（0，0.0219）和点（0.0222，0）的交点。 图5. creat part 图6.绘制管道内径圆 图7.作辅助线图8.腐蚀管道剖面 2、运用Assembly模块进行管道装配。 进入Assembly模块，我们先创建Instance（图9），因为有四个截面需要装配，由刚刚设置的截面各选择两次得到part1-1，part1-2，part2-1，part2-2，其中part1-1和part1-2为正常管道截面，part2-1和part2-2为腐蚀管道截面。
一、有限单元法的基本原理 有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。 有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力 二、ABAQUS有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。
2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。 由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理， 并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part（部件） 用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。 Property（特性） 截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly（装配件） 所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。 一个ABAQUS模型只包含一个装配件。
1,建立模型Part Module :类型三维，solid，旋转；按尺寸绘图，done,设置旋转角此处为360度。 2,建立参考面，将圆筒分成两半 3，Assembly Module :类型Independent 分区partition截面 4，Mesh module : 点击remove空二，选择cells消隐分区 X Select entities to remove: Cells Undo 撒种子时，需要分几层就在边缘上撒多少个种子，在每条边上尽量都撒相同数量的种子, 生成结构网格，生成的网格才比较规整。 （注意，此处的mesh,对象为assembly，而不是part） 生成网格后，Mesh: Create Mesh Part Module I- Mesh * Model：j Model-1 abject: * Awembly Part「 4,Job Module : Create Job,例如job-007-01，运行生成job-007-01.inp 文件，保存成007-01.cae 文件。 5,File: New打开新窗口
6,File: Import : Model 选择job-007-01.inp 打开 7,Mesh Module: Tools: Surface manager: create: by angle 定义surface 集合 Tools: Set manager: create: Element: by angle 定义Element 集合 用以下三个命令操作，选择恰当的面。 丄i Select the Entity Closest to the Screen, ---- Select From Exterior En tities '包i 一 J Select From Interior Entities （左键点击第二个图标不放拖出即可） 注：定义Element集合时，可以从外到内，定以一层后，在display中--- -:把定义的那层remove掉再定义下面一层。 8,Mesh: Edit :Mesh : Mesh Offset （create solid layers）: Surfaces （选择相应的面）：Total thickness定义厚度，生成cohesive单元，把其之前定义的几层surface，都生成cohesive单丿元。 9，Mesh: Element type :对cohesive 单元，Family 选择Cohesive，对其他单元，Family 选择3D Stress；对于静态运算，Element Library选择Standard,对于动态（显式）运算，Element Library 选择Explicit。 10，Property: Create Material: jiti （材料名字）：Mechanical : Elastic: Type: Isotropic =tdrt Matetial 邑 M＜）terial-jiti Description; NLrnnb?r of field v-arid4）l?:0 ' Moduli tme scale [forvi&ctwlKlicrty^ Long-term No compr-eision 3 Nc Datia Voungi'i P鈕1刖n1* 1 4D0C Create Material: xianwei （材料名字）：Mechanical : Elastic : Type : Isotropic
复合材料模型建模与分析 1. Cohesive单元建模方法 几何模型 使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有： 方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），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，如图1（b）所示。 （a）cohesive单元与其他单元公用节点（b）独立的网格通过“tie”绑定 图1.建模方法 上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，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。 材料属性 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。 而在基于traction-separation描述的方法中，最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性降低软化阶段。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。常用的定义方法是给定上述参数中的前三项，也就确定了cohesive的本构模型。Cohesive单元可理解为一种准二维单元，可以将它看作被一个厚度隔开的两个面，这两个面分别和其他实体单元连接。Cohesive单元只考虑面外的力，包括法向的正应力以及XZ，YZ两个方向的剪应力。 下文对cohesive单元的参数进行阐述，并介绍参数的选择方法。
Abaqus基本操作中文教程
目录 1 Abaqus 软件基本操作 .................... 常用的快捷键 .......................... 单位的一致性 .......................... 分析流程九步走 ....................... 几何建模（Part） ..................... 属性设置（Property） ................... 建立装配体（Assembly） ................... 定义分析步（Step） ................... 相互作用（In teracti on................ ） 载荷边界（Load） ..................... 划分网格（Mesh） .................. 作业（Job） ...................... 可视化（Visualization ）................. 1 Abaqus软件基本操作 常用的快捷键 「旋转模型一Ctrl+Alt+ 鼠标左键 于平移模型一Ctrl+Alt+鼠标中键 " 缩放模型一Ctrl+Alt+ 鼠标右键 单位的一致性 CAE软件其实是数值计算软件，没有单位的概念，常用的国际单位制如下表1所示，建议采用SI （mm）进行建模。
国际单位制 SI (m) SI (mm) 「长度 m mm 力 N N 质量 kg t 时间 s s 应力 2 Pa (N/m ) 2 MPa (N/mm) 质量密度 kg/m 3 3 t/mm 加速度 m/s 2 mm/s 例如，模型的材料为钢材，采用国际单位制 SI （m ）时，弹性模量为 m,重力加速度m/s 2 ，密度为7850 kg/m 3,应力Pa;采用国际单位制SI （mm ） 时，弹性模量为 口金 重力加速度 9800 mm/s 2 ，密度为7850e-12??T/mm 5, 应力MPa 分析流程九步走 几何建模（Part 属性设置（Property ） 建立装配体（Assembly ） T 定义分析步（Step ） T 相互作用 （Interaction ）宀载荷边界（Load ） T 划分网格 （Mesh ）T 作业（Job ）T 可视化（Visualization ） ' 以上给出的是软件 ! 常规的建模和分析的流 程，用户可以根据自己 ；的建模习惯进行调整。 I 另外，草图模块可以进 !行参数化建模，建议用 」户可以参考相关资料进--- 几何建模（Part ） 关键步骤的介绍： 部件（Part ）导入 Pro/E 等CAD 软件建好的模型后，另存成 iges 、sat 、step 等格式； 然后导入Abaqus 可以直接用，实体模型的导入通常采用 sat 格式文件导 謝t fti5 忧化 fkit 可泯忧
11 多步骤分析 ABAQUS模拟分析的一般性目标是确定模型对所施加载荷的响应。回顾术语载荷（load）在ABAQUS中的一般性含义，载荷代表了使结构的响应从它的初始状态到发生变化的任何事情；例如：非零边界条件或施加的位移、集中力、压力以及场等等。在某些情况下载荷可能相对简单，如在结构上的一组集中载荷。在另外一些问题中施加在结构上的载荷可能会相当复杂，例如，在某一时间段内，不同的载荷按一定的顺序施加到模型的不同部分，或载荷的幅值是随时间变化的函数。采用术语载荷历史（load history）以代表这种作用在模型上的复杂载荷。 在ABAQUS中，用户将整个的载荷历史划分为若干个分析步（step）。每一个分析步是由用户指定的一个“时间”段，在该时间段内ABAQUS计算该模型对一组特殊的载荷和边界条件的响应。在每一个分析步中，用户必须指定响应的类型，称之为分析过程，并且从一个分析步到下一个分析步，分析过程也可能发生变化。例如，可以在一个分析步中施加静态恒定载荷，有可能是自重载荷；而在下一个分析步中计算这个施加了载荷的结构对于地震加速度的动态响应。隐式和显式分析均可以包含多个分析步骤；但是，在同一个分析作业中不能够组合隐式和显式分析。为了组合一系列的隐式和显式分析步，可以应用结果传递或输入功能。在ABAQUS分析用户手册（ABAQUS Analysis User’s Manual）第7.7.2节“Transfering results between ABAQUS/Explicit and ABAQUS/Standard”中讨论了这个功能。而本指南不做进一步的讨论。 ABAQUS将它的所有分析过程主要划分为两类：线性扰动（linear perturbation）和一般性分析（general）。在ABAQUS/Standard或在ABAQUS/Explicit分析中可以包括一般分析步；而线性扰动分析步只能用于ABAQUS/Standard分析。对于两种情况的载荷条件和“时间”定义是不相同的，因而，从每一种过程得到的结果必须区别对待。 在一般分析过程中，即一般分析步（general step），模型的响应可能是非线性的或者是线性的。而在采用扰动过程的分析步中，即称为扰动分析步（perturbation step），响应只能是线性的。ABAQUS/Standard处理这个分析步作为由前面的任何一般分析步创建的预加载、预变形状态的线性扰动（即所谓的基本状态（base state））；ABAQUS 的线性模拟功能比之单纯线性分析的程序是更加广义的。
1、建立PART 建的圆是半径 主支管 混凝土端板 2、输入材料 混凝土材料：损伤塑性模型，注意单位的对应，弹性模量参考ACI318-05（2005）中的混凝土弹性模量计算方法，取E=4700( f ’c)1/2(MPa)，f ’c为混凝土的圆柱体轴心抗压强度f ’c=0.79f cu,k； f cu,k为立方体抗压强度标准值；混凝土弹性阶段泊松比为0.2。
塑性行为：膨胀角，偏心率等都为默认值 受压行为：用韩林海老师的程序算出
受拉行为： ABAQUS提供了三种定义混凝土受拉软化性能的方法：1.、混凝土受拉的应力-应变关系；2、采用混凝土应力-裂缝宽度关系；3、混凝土破坏能量准则即应力-断裂能关系。分别对应软件的STRAIN, DISPLACEMENT, GFI。其中，采用能量破坏具有更好的收敛性。 断裂能确定：对于C20混凝土，断裂能为40 N/m ；对于C40混凝土，断裂能为120 N/m ；中间插值计算。开裂应力近似按下式确定：应力=0.26*（1.25*f ’c）2/3 ；也可使用韩林海老师的计算软件算的受拉应力—应变关系。 钢材材料普通定义 3、组装：T型钢管和混凝土两个PART可以先分别画网格然后进行组装 4、荷载步：建立多个荷载步，第一个荷载步施加非常小的力荷载，让接触平稳建立，第二个荷载步施加位移荷载，进行求解。初始步要小。关闭大变形效应比较好收敛。
5、建立接触： 接触面之间的相互作用包含两部分：一部分是接触面之间的法向作用，另一部分是接触面之间的切向作用。切向作用包括接触面之间的相对滑动和可能存在的摩擦剪应力。两个表面分开的距离称为间隙（CLEARANCE）。当两个表面之间的间隙变为0时，在ABAQUS 中施加了接触约束。在接触问题的公式中，对接触面之间可以传递的接触压力的量值未做任何限制。当接触面之间的接触压力变为0或负值时，两个接触面分离，并且约束被移开。这种行为代表了硬接触。接触性质
钢管混凝土单肢柱承载力验算 摘要:钢管混凝土构件已经被广泛应用于土木工程，在工程中的应用主要采用单肢柱的形式，本文主要介绍了单肢柱的理论计算方法，此外，基于钢材和混凝土的本构关系，采用ABAQUS 有限元软件对两端铰支的轴压钢管混凝土进行数值计算，并将数值解与理论值进行了对比，验证了ABAQUS建模的合理性和准确性。 关键词:钢管混凝土；单肢柱；ABAQUS软件 Calculation of bearing capacity of concrete filled steel tube columns Abstract:Concrete filled steel tubular members has been widely used in civil engineering, application in engineering mainly adopts the form of single limb column. This paper mainly introduces the theoretical calculation method of single limb column, in addition, based on the constitutive relation of steel and concrete, using ABAQUS finite element software on both ends of the hinge shaft support pressure steel pipe concrete numerical calculation, and the numerical solution was compared with the theoretical value, to verify the accuracy and reasonableness of the ABAQUS modeling. Key words:concrete-filled steel tubes;Single limb column;ABAQUS software; 1 概述 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件，按截面形式的不同，可以分为圆钢管混凝土，方形、矩形和多边形截面钢管混凝土等，其中圆形截面和矩形截面钢管混凝土结构应用较为广泛。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂的应力状态之下，不但提高了混凝土的抗压强度，而且还使其塑性和韧性性能得到改善。混凝土塑性、韧性的改善使本属于脆性的材料转变为塑性材料，而且避免和延缓钢管过早地发生局部屈曲，从而提高了结构的可靠度、强度，又节省了材料，降低了造价。通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且还能充分发挥二者的优点[1]。在我国，钢管混凝土的应用领域主要在：1)单层和多层厂房；2)大跨度桥梁工程(主要是拱桥的拱肋)；3)高层和超高层建筑； 4)设备构架柱、各种支架柱和栈桥柱；5)地铁站台柱；6)送变电杆塔；7)桁架压杆；8)空间结构；9)桩[1]。 2单肢柱承载力两种理论规程计算
定义Abaqus模型
第一讲
? Dassault Systèmes, 2008
概述
? 简介 ? Abaqus模型的组件 ? Abaqus q 输入文件的细节 ? Abaqus输入文件惯例 ? Abaqus输出 ? 例子：悬臂梁模型 ? 部件和装配件（可选）
? Dassault Systèmes, 2008
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简介
? Dassault Systèmes, 2008
L1.4
SIMULIA
? SIMULIA是达索的注册商标，专注于提供模拟现实世界仿真技术的解决方案 ? Unified FEA 统一的有限元 ? Multiphysics p y 多物理场分析 ? SLM 仿真生命周期管理 ? 总部位于Providence, RI, USA ? R&D centers in Providence and in Suresnes, France
Introduction to Abaqus/CAE
? Dassault Systèmes, 2008
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简介
SIMULIA Headquarters: Providence, Rhode Island Offices: USA: California Ohio Overseas: Australia Finland India Korea UK (2) Representatives: Overseas: Argentina Malaysia Russia Spain Brazil New Zealand Singapore Taiwan Czech Republic Poland South Africa Turkey Indiana Rhode Island Austria France Italy Netherlands Michigan Texas China Germany (2) Japan (2) Sweden
? Dassault Systèmes, 2008
简介
? 课程预备知识 ? 本课将介绍Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit ；假定学员具有有限元分析 的基础知识。 ? 本课的目的是让学员快速运用Abaqus工作，并介绍相关的概念—本课并不 覆盖 Abaqus所有的细节。 ? 根据本课中的主题，还有几个附加信息： ? SIMULIA网站（ https://www.doczj.com/doc/8011988836.html, ）。 ? Abaqus文档—在用户手册中包括所有的使用细节。 ? Abaqus广泛的讲稿库（ https://www.doczj.com/doc/8011988836.html,可以找到讲稿的列表）。
? Dassault Systèmes, 2008
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用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件 以上两个软件国外都有人用来分析钢管混凝土结构，但建模的方法不尽相同。关键在于钢管和混凝土本构关系的选取以及两者之间的界面处理方法，各位有没有这方面的经验能向我们大家介绍一下。 ========== 程序中大概只有Drucker-Prager比较适合描述受约束混凝土的本构关系，因为这个模型可以考虑 hydrostatic stress （流体静应力）的影响。在程序中，需要输入cohesion, angle of internal friction，(one more for ANSYS is the angle of dilatancy)。 值得注意的是，两个软件确定这几个参数的公式各不相同，很是令人头疼。 其实user manuals不可能给出明确的表达式，因为到目前为止，好像没有研究把钢管的强度，混凝土的强度，含钢率等等因素（i.e. the confinement）全部在Drucker-Prager 中考虑进去。 至于两种材料的界面，日本的 Hanbin Ge曾用link element来模拟，但在他的文章中，没有详细的描述。轴压状况下，好像可以忽略滑移。偏压可能情况有所不同。 ========== 韩教授书上的混凝土应力-应变关系，可以简单理解为单向受力的混凝土本构关系（考虑了钢管的约束），因此不能用于多向应力状态下混凝土的有限元分析。材料非线性有限元分析，需要定义材料的屈服面，流动准则，强化准则，等等。对受约束的混凝土，还要考虑体积膨胀，钢管对它的约束等因素。显然，不是一个简单的应力-应变曲线所能概括的。 ========== 三向有限元分析，需要定义屈服面、流动准则和强化准则等等，而考虑钢管约束的混凝土本构关系，只是应力-应变关系。 对钢管混凝土的有限元分析，主要困难是如何定义屈服面，和模拟两个材料之间的滑移，我曾经用过接触分析（contact analysis）来求轴压构件的承载力，发现最大承载力能够比较精确地求得，但是精确的荷载-位移曲线很难获得，因为商用软件（Ansys\Marc）里面的D-P模型是塑性模型。最近正在想定义一个适用于钢管混凝土的本构关系，不知道能够行的通。有了确定的结果，一定和大家探讨。 =========== 没想到一年前发的一个帖子引起大家这麽多关注，感谢大家的支持。 本人现在已完全实现用Ansys分析钢管混凝土，现在将我的思路介绍一下，不当之处请指正。 1。钢单元采用壳元，混凝土采用实体元，界面采用接触单元，另外也可以加弹簧单元，如果加弹簧单元后，接触元的摩擦系数可设为0。 2。钢材用弹塑性模型,泊桑比可取为0.25，混凝土模型的弹性阶段泊松比可取为0.2，弹塑性阶段有两种方式实现，一种采用Drucker-Prager模型，因为该模型中两个参数和具体约束状态相关，但选择时计算结果差别不大，建议对于圆形截面采用同一组参数，对于方、矩形分区采用两组参数；另一种方法是直接输
一.命名规则 学习建模过程，可以使用示例中的命名规则，设计标准模型参见标准模型创建方法 二.确定构件使用的坐标系 构件坐标系是应该首先确定并记录的信息，以方便后续确定参考点坐标。 本例中坐标轴Z 轴沿模型截面中心向上，X 轴为荷载施加方向，荷载沿X 轴正向施加。Y 轴与模型侧面垂直。如图所示。 三.材料定义 1 混凝土材料的定义 相关文献：http://127.0.0.1:2180/v6.13/books/usi/default.htm http://127.0.0.1:2180/v6.13/books/usb/default.htm?startat=pt05ch23s06abm39 .html#usb-mat-cconcretedamaged http://127.0.0.1:2180/v6.13/books/usi/default.htm?startat=pt03ch12s09s02.ht ml http://127.0.0.1:2180/texis/search/?query=concrete+damage+plasticity&submit .x=48&submit.y=6&group=bk&CDB=v6.13 1.1. 密度/Density Mass Density=2.5e-9 tone/mm3（=2500kg/m3） 1.2. 弹性/Elastic Machanical/Elasticity/Elastic
定义参数： 杨氏模量： Young’s Modulus=34500 N/mm2； 泊松比： Poisson’s Ratio=0.2 1.3. 塑性/Concrete Damage Plasticity Mechanical/Plasticity/Concrete Damage Plasticity A baqus/CAE User’s Guide 12.9.2_Defining concrete damage plasticity ************************************************************** Dilation Angle Dilation angle, , in the p–q plane. Enter the value in degrees. Eccentricity Flow potential eccentricity, . The eccentricity is a small positive number that defines the rate at which the hyperbolic flow potential approaches its asymptote. The default is . fb0/fc0 , the ratio of initial equibiaxial compressive yield stress to initial uniaxial compressive yield stress. The default value is K , the ratio of the second stress invariant on the tensile meridian, , to that on the compressive meridian, , at initial yield for any given value of the pressure invariant p such that the maximum principal stress is negative, . It must satisfy the condition . The default value is . Viscosity Parameter Viscosity parameter, , used for the visco-plastic
ABAQUS教材：入门使用手册 一、前言 ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，具有惊人的广泛的模拟能力。它拥有大量不同种类的单元模型、材料模型、分析过程等。可以进行结构的静态与动态分析，如：应力、变形、振动、冲击、热传递与对流、质量扩散、声波、力电耦合分析等；它具有丰富的单元模型，如杆、梁、钢架、板壳、实体、无限体元等；可以模拟广泛的材料性能，如金属、橡胶、聚合物、复合材料、塑料、钢筋混凝土、弹性泡沫，岩石与土壤等。 对于多部件问题，可以通过对每个部件定义合适的材料模型，然后将它们组合成几何构形。对于大多数模拟，包括高度非线性问题，用户仅需要提供结构的几何形状、材料性能、边界条件、荷载工况等工程数据。在非线性分析中，ABAQUS能自动选择合适的荷载增量和收敛准则，它不仅能自动选择这些参数的值，而且在分析过程中也能不断调整这些参数值，以确保获得精确的解答。用户几乎不必去定义任何参数就能控制问题的数值求解过程。 1.1 ABAQUS产品 ABAQUS由两个主要的分析模块组成，ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。前者是一个通用分析模块，它能够求解广泛领域的线性和非线性问题，包括静力、动力、构件的热和电响应的问题。后者是一个具有专门用途的分析模块，采用显式动力学有限元格式，它适用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸问题，此外，它对处理改变接触条件的高度非线性问题也非常有效，例如模拟成型问题。 ABAQUS/CAE(Complete ABAQUS Environment) 它是ABAQUS的交互式图形环境。通过生成或输入将要分析结构的几何形状，并将其分解为便于网格划分的若干区域，应用它可以方便而快捷地构造模型，然后对生成的几何体赋予物理和材料特性、荷载以及边界条件。ABAQUS/CAE具有对几何体划分网格的强大功能，并可检验所形成的分析模型。模型生成后，ABAQUS/CAE可以提交、监视和控制分析作业。而Visualization（可视化）模块可以用来显示得到的结果。 1.2 有限元法回顾 任何有限元模拟的第一步都是用一个有限元（Finite Element）的集合
T型圆钢管节点abaqus图文建模教程 一．分析前准备： 注：1.长度单位m，时间单位s，力单位N。 2.该软件建模过程中最常用工具为菜单栏Viewpoint下的按钮，即转换视角。 3.点击鼠标中键和回车键表示确定，可代替手动点击Done，使操作更便捷。 4.该教程中未提到的操作均按系统默认操作，如命名规则。初学者后期熟练后可根据自己喜好和习惯更改。 点击Abaqus CAE，运行软件；点击Save Model Database ，将新建数据库保存在指定文件夹中；关闭
程序；在指定文件夹中打开新建的.cae程序。 分析前准备的目的是将静力，热学，热力耦合输出文件保存在指定文件夹中，不一定保存在系统指定的temp 文件夹中。 二．静力分析步骤： 1.Part（建立块）：Module默认为Part模块。 1）建立主管chord。点击（Create Part），弹出部件创建框，Name改为chord，Approximate size 取1（表示绘图范围大小为1m×1m），其他默认，点击Continue，显示绘图区域，点击左侧工具栏中的，建立主管截面:一.绘出外径圆。依次输入坐标（0,0）、（0.0795,0）；二.绘出内径圆。内圆半径由外圆半径减去主管厚度得到，依次输入坐标（0,0），（0.075,0）截面即建立完成。最后点击Done，弹出长度编辑窗口，在Depth中输入主管长度1.68m即可，主管建立完成。 2）建立支管brace。方法参照主管。 3）建立主管端板end1-con。点击（Create Part），弹出部件创建框，Name改为end1-con，Approximate size取1（表示绘图范围大小为1m×1m），其他默认，点击Continue，显示绘图区域，点击左侧工具栏中的，依次输入坐标（0，0）、（0.075，0），点击鼠标中键，弹出编辑框，在Depth中输入0.02，表示端 板厚度为20mm。 4）建立支管端板end2-bra。方法参照end1-con。 5）建立耳板erban。点击（Create Part），弹出部件创建框，Name改为end1-con，Approximate size 取1（表示绘图范围大小为1m×1m），其他默认，点击Continue，显示绘图区域，点击左侧工具栏中的，依次输入坐标（0，0）、（0.155，0.159），点击左侧工具栏中的，鼠标点取矩形左下角和右上角画出半 圆点击左侧工具栏中的，鼠标点取矩形左边中点，输入坐 标（0.02，0.0795）点击左侧工具栏中的选中矩形左边，删除左边，双击鼠标中建，输入0.015 2.Assembly（组装）：在Module下拉框中选择Assembly模块。 1）点击，按图1界面操作，点击OK。
ABAQUS 挤压工艺建模流程 ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。现采用ABAQUS对棒材挤压过程工艺进行分析。主要分析温度，应力，应变三者之间的耦合关系。分析不同来料温度，不同变形速率及不同变形程度对挤压工艺的影响。 1.建模，采用国际标准单位制（m，kg，s，℃） 根据棒材挤压工艺可知，整个模型为轴对称，物理模型为几何对称，边 界条件对称，在考虑到计算效率的前提下，现采用1/4模型进行模拟分 析。取来料尺寸为Φ20mm×50mm（高）。具体模型参见图1： 图1 来料 图2 凹模
图3 凸模（挤压板） 2. 材料属性 板坯选用材料为GH4169，模具选用H13，具体材料参数见下 表。（高温段的应力应变就是参见你发过来的资料，不再重复，论文里面添加上） 材料 密度kg/m 3 弹性模量Gpa 泊松比 热导率 W/m ·K 比热容 J/kg ·K 线膨胀 K -1 GH4169 8240 202.7 0.37 27.6 704 1.86X10-5 H13 7800 200 0.3 28.4 560 1.3X10-5 具体参数设置如图2、3所示。 图2 坯料参数设置界面
图3 模具参数设置界面 3. 装配，将坯料进行定位，模具进行定位，为后续边界条件施加提供物理 模型，选取X负方向为挤压方向，YZ平面为凹模下端面，整个模型以 Y面和Z面对称分布，如图4、5、6所示。 图4 板坯组装图—1 图5 板坯组装图-2
图6 板坯组装图-3 4. 分析步设定，本为主要分析挤压工艺，分析应力应变以及温度的变化情 况，故选择分析类型为Dynamic，Temp-disp，Explicit，分析步总时间根据现场工艺确定（如挤压速度为60mm/s时，分析时间定位2s）。选用显式求解可提高计算效率，并可准确模拟准稳态塑性成型。增量步选用自动控制，以控制求解的精度。具体设定如图7所示。 图7 分析步设定 5. 边界条件，根据挤压工艺情况，需考虑板坯的外表面与空气的辐射与对 流，根据相关文献及现场经验，设定综合换热系数为200W/m2·K，对称面分别选用Y面和Z面。设定上模挤压速度，现以20mm/s为例如图8所示。
第二章 ABAQUS 基本使用方法 [2](pp15)快捷键：Ctrl+Alt+左键来缩放模型；Ctrl+Alt+中键来平移模型；Ctrl+Alt+右键来旋转模型。 ②(pp16)ABAQUS/CAE不会自动保存模型数据，用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外丢失。 [3](pp17)平面应力问题的截面属性类型是Solid（实心体）而不是Shell（壳）。 ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、边界条件、载荷等）都直接定义在几何模型上。载荷类型Pressure 的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。 [4](pp22)对于应力集中问题，使用二次单元可以提高应力结果的精度。 [5](pp23)Dismiss 和Cancel 按钮的作用都是关闭当前对话框，其区别在于：前者出现在包含只读数 据的对话框中；后者出现在允许作出修改的对话框中，点击Cancel 按钮可关闭对话框，而不保存 所修改的内容。 [6](pp26)每个模型中只能有一个装配件，它是由一个或多个实体组成的，所谓的“实体”（instance） 是部件（part）在装配件中的一种映射，一个部件可以对应多个实体。材料和截面属性定义在部件上， 相互作用（interaction）、边界条件、载荷等定义在实体上，网格可以定义在部件上或实体上，对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。 [7](pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有两种：几何部件（native part）和网格部件（orphan mesh part）。
创建几何部件有两种方法：（1）使用Part 功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直 接创建几何部件。（2）导入已有的CAD 模型文件，方法是：点击主菜单File→Import→Part。网格部件不包含特征，只包含节点、单元、面、集合的信息。创建网格部件有三种方法：（1）导入ODB 文件中的网格。（2）导入INP 文件中的网格。（3）把几何部件转化为网格部件，方法是：进入Mesh 功能模块，点击主菜单Mesh→Create Mesh Part。 [8](pp31)初始分析步只有一个，名称是initial，它不能被编辑、重命名、替换、复制或删除。在初始分析步之后，需要创建一个或多个后续分析步，主要有两大类：（1）通用分析步（general analysis step）可以用于线性或非线性分析。常用的通用分析步包含以下类型： —Static, General: ABAQUS/Standard 静力分析 —Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隐式动力分析 —Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 显式动态分析 （2）线性摄动分析步（linear perturbation step）只能用来分析线性问题。在ABAQUS/Explicit 中 不能使用线性摄动分析步。在ABAQUS/Standard 中以下分析类型总是采用线性摄动分析步。 —Buckle: 线性特征值屈曲。 —Frequency: 频率提取分析。 —Modal dynamics: 瞬时模态动态分析。 —Random response: 随机响应分析。 —Response spectrum: 反应谱分析。 —Steady-state dynamics: 稳态动态分析。