ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析

为评估ABAQUS有限元软件中混凝土损伤塑性模型分析混凝土材料和构件静力性能的能力,用该模型对混凝土材料单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土损伤塑性模型可以较为精确地模拟单轴受压、单轴受拉、双轴受压以及双轴受拉状态下混凝土材料的力学性能,能较好地反映双轴应力状态下的材料破坏包络线,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其破坏特征,但不能很好地描述双轴拉压应力状态下混凝土材料的力学性能,也不能反映材料的体积应变发展变化规律.     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性.方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性.结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小.圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正.结论模拟所得梁跨中弯矩-应变曲线和试验结果吻合较好,证明了模型的正确性.     

考虑微裂纹演化时间效应的混凝土动力损伤本构模型

在混凝土静力弹塑性损伤理论的基础上,提出有效损伤驱动力的概念,引入微惯性和微黏性以考虑混凝土微细观裂纹动力演化的率敏感性所导致的材料应变率效应,建立了适用于强动力作用下混凝土结构响应分析的动力损伤本构模型。利用数值分析得到的混凝土应力应变全曲线和动力提高因子表明该模型能够反映材料在中、高应变率作用下的动力力学性能。对Hopkinson杆的数值模拟,也表明了所提出模型的有效性。     

考虑应变率效应的混凝土动力弹塑性损伤本构模型

通过对损伤能释放率阀值的Perzyna粘性规则化,将作者提出的混凝土静力弹塑性损伤本构模型进行了动力推广,并将二者统一为一类基于能量的弹塑性损伤本构模型.给出了建议模型的基本公式以及在不同应变率作用下混凝土材料的数值模拟结果.分析结果表明:建议模型能够很好地描述混凝土在不同应力状态下的各种典型非线性行为,包括动力作用下的应变率效应.     

钢管约束下轻集料混凝土本构模型

通过对比分析5种常用核心混凝土本构模型的特征和适用性,探讨了钢管混凝土本构模型在钢管高强、普通和轻集料混凝土中的适用性.采用不同本构模型计算钢管混凝土构件的轴压,得到构件承载力和应力-应变曲线,通过与试验数据的对比,对现有模型进行了修正,并提出针对钢管轻集料混凝土的本构模型.结果表明:采用塑性损伤模型计算的曲线更符合试验曲线的发展趋势,本文模型在钢管轻集料混凝土有限元分析中有较好的适用性.     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性的分析

为全面了解ABAQUS有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律.     

基于损伤力学的混凝土疲劳损伤模型

为了研究混凝土在疲劳荷载作用下力学性能不断劣化过程,从连续介质损伤力学的基本理论出发,根据混凝土的材料性能选定合理的耗散势函数,用残余应变来定义混凝土的损伤量,得到关于残余应变的损伤变量表达式;分析混凝土疲劳损伤的发展规律,选用合适的混凝土微塑性应变方程,推导混凝土在疲劳荷载下的损伤发展率,得到混凝土损伤变量与疲劳次数的关系,从而建立混凝土疲劳损伤模型;利用疲劳实验数据验证模型形式的正确性,并确定模型的参数;由此建立耦合损伤变量的混凝土本构关系模型,可用于疲劳荷载作用下混凝土的有限元分析.     

混凝土动力随机损伤本构关系

考虑混凝土中的水对材料率敏感性的影响,引入包含黏性元件和弹性元件的细观模型,推导建立了混凝土动力损伤模型.将动力损伤模型引入到随机损伤理论的框架内,建立了能够描述单调加载与反复加载条件下混凝土力学行为的一维随机动力损伤本构关系.基于实验结果,对模型进行了系统的验证.结果表明,模型能够较好地再现混凝土的典型非线性特性,包括软化、残余应变以及率敏感性,可以应用于实际结构的非线性全过程分析.     

湿筛混凝土试件的静、动破坏数值模拟

基于数字图像方法重构生成与真实骨料一致的混凝土骨料模型.混凝土各相材料的本构模型采用混凝土塑性损伤本构模型,考虑材料的应变软化,对湿筛混凝土试件的静、动破坏进行研究.研究结果表明:(a)混凝土的应力-裂缝宽度模型适用于骨料、砂浆和界面等各相材料.(b)随着应变率增加,混凝土的破坏形式明显由单条宏观裂纹向多条裂纹变化.(c)材料惯性对材料破坏荷载有一定影响,当应变率达到60s-1时材料的动力增强因子明显增大,惯性影响不可忽略;当应变率达到80s-1时材料惯性对材料破坏荷载影响较大;当应变率小于207.8 s-1时由率效应引起的动力强度增加大于由惯性效应引起的动力强度增加.     

考虑应变率效应的混凝土疲劳损伤本构模型

基于边界面概念和连续损伤力学理论,建立了由应变控制的混凝土拉、压疲劳损伤本构模型.在此基础上,通过对应变能释放率Perzyna黏性规则化来考虑混凝土的应变率效应,从而获得了可以研究材料静力、动力和疲劳特性的统一混凝土疲劳损伤本构模型,并用C＋＋语言编程对考虑应变率效应的混凝土本构关系和试验实例进行了计算和比较,结果表明该模型能较好地模拟混凝土应变率效应.     

火灾后方钢管再生混凝土轴压有限元分析

在确定了火灾后钢管与再生混凝土的本构关系、单元类型及界面接触模型的基础上,根据构件的几何和材料非线性,建立了火灾后钢管再生混凝土轴压构件的ABAQUS有限元模型.利用有限元模型计算结果,对比了不同温度和不同取代率下的方钢管再生混凝土轴压短柱的载荷-应变关系曲线.结果表明,随着温度的升高,钢管再生混凝土的极限承载力整体上呈下降趋势,极限承载力随着再生粗骨料取代率的增大而逐渐降低.     

爆炸与火荷载联合作用下RC梁耐火极限的数值分析

偶然性爆炸荷载通常会引起建筑结构或构件的破坏和损伤.为了揭示这种损伤对钢筋混凝土(RC)梁抗火灾高温能力的影响机理和规律,本文以分层Timoshenko梁非线性动力有限元方法为基础,在已有的钢筋和混凝土应变速率型弹黏塑性材料本构模型基础上,进一步考虑了温度效应,建立了能够分析爆炸荷载作用后RC梁抗火特性的有限元分析方法,编制了有限元计算程序.采用该程序系统地分析了爆炸荷载对普通RC梁在标准火灾升温过程中耐火极限的影响规律.分析结果表明,爆炸荷载损伤会明显降低RC梁的耐火能力,且梁长度越长,影响越显著.     

横向撞击荷载作用下中空夹层钢管混凝土构件的受力性能分析

利用ABAQUS软件建立中空夹层钢管混凝土构件在横向撞击作用下的有限元模型,其中考虑了钢管与落锤及混凝土之间的接触关系,并合理选取了内外层钢管和混凝土在动力加载下的材料模型.采用典型试件的试验数据对所建立的有限元模型的精度进行验证.在模型验证合理的基础上,对影响中空夹层钢管混凝土构件在横向撞击下的力学性能的主要因素进行参数分析.参数分析结果表明,空心率对构件的冲击力峰值有显著的影响,且随着空心率的增大,构件受撞击部位的局部变形增大;轴压比对该构件的冲击力平台值和变形发展有较大的影响;在相同空心率的情况下,截面形式为外圆内方的构件耐撞性能优于双层圆钢管的中空夹层钢管混凝土构件.     

中高应变率下沥青混凝土动力增长系数研究

为研究沥青混凝土材料在强动载条件下的动态性能,采用液压伺服试验机和霍普金森压杆(SHPB)对沥青混凝土进行了不同应变率下的压缩试验,得出了中高应变率下沥青混凝土材料的动力增长系数(DIF)和材料的动态应力-应变关系曲线.运用考虑应变率效应的弹塑性损伤模型对沥青混凝土的SHPB试验进行模拟,并通过室内试验确定本构模型中的关键参数,如强度面曲线和损伤因子等.结果表明:采用液压伺服仪和SHPB可以有效地得出沥青混凝土在中高应变率下的动力增长系数,沥青混凝土抗压强度随着应变率的提高而增加;采用室内试验可以快速准确地确定弹塑性本构模型中的相关参数,用以表述沥青混凝土的应力-应变关系;当数值模拟中采用SHPB试验中获取的动力增长系数时,将导致惯性效应的重复,故对沥青混凝土材料进行高应变率下数值模拟时,应不考虑SHPB试验中由于环向惯性效应所引起的那部分动力增长系数,即需要对SHPB试验所得的动力增长系数做修正.     

基于损伤塑性模型的超高性能混凝土双肢墩数值模拟研究

为了准确模拟和预测超高性能混凝土(UHPC)构件在外部作用下的的非线性力学行为,基于塑性损伤模型研究了超高性能混凝土CDP本构参数的取值方法,包括损伤因子和单轴应力-应变关系的确定,并分析了考虑材料损伤和不考虑材料损伤对模拟结果的影响.通过对超高强度混凝土墩进行单调加载试验,得到了试验墩的破坏形态、荷载-位移曲线和位移延性.并建立了数值模型,对试验结果进行了对比分析.结果表明:不考虑材料损伤的CDP模型计算得出的结构承载力与延性,和试验值相比有较大误差,并且荷载-位移曲线在峰值点后的发展趋势与试验结果相去甚远.然而考虑材料损伤演化下的CDP模型能够准确预测UHPC结构的力学性能,最终模拟结果与试验结果之间的误差可以控制在5%以内,运用该方法能够为对UHPC进行更准确的非线性有限元分析提供参考.     

动荷载作用下埋深对单丝拉拔过程的影响

从材料细观非均匀角度出发,基于细观损伤力学和动力有限元方法,建立动载作用下钢纤维增强混凝土单丝拉拔数值模拟模型,实现不同埋深构件的动态拉拔破坏过程,得到构件荷载—位移全曲线和拉拔过程声发射图,探讨了埋深变化对单丝拉拔构件力学性能的影响.结果表明,在同样动载下,埋深变化对构件破坏模式有显著的影响,埋深加大韧性增强,构件抵抗动荷载的能力也增强.     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性分析

为全面了解ABAQU S有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律。     

K&C局部损伤混凝土材料模型在精细有限元模拟中的应用

能准确描述混凝土破坏过程的材料模型,对认识各类荷载条件下混凝土结构整体及细部响应问题上可起到关键性的作用,且通过对已验证其可靠性的有限元模型进行不同参数或工况分析能够建立相应的设计准则.LSDYNA显式算法的KC局部损伤混凝土模型是目前混凝土模型中能够考虑混凝土的断裂带宽度、断裂能及应变率对混凝土材性影响的模型之一.运用该局部损伤混凝土模型的有限元试算方案可被用于进行其它混凝土模型的参数校准.基于该局部损伤混凝土模型,针对有限元模型模拟中混凝土的断裂损伤及网格收敛性等问题展开了讨论,并完成混凝土单向抗拉和抗压模态的有限元试算.参考混凝土第1模态(Mode I)的断裂能及断裂带宽度,探讨了在受压情况下混凝土的局部损伤问题.在综合考虑了混凝土的拉压两态的材性指标影响的前提下,模拟了混凝土梁冲击试验并与试验结果进行了比较.     

考虑加载历史的约束混凝土动力本构模型

客观描述高应变率作用下的约束混凝土的力学行为需要考虑加载历史.将具有该特点的Eibl和SchmidtHurtienne凝土动力模型推广,使之适用于约束混凝土.采用四段式约束混凝土单轴受压应力-应变曲线,以确定模型中的静力损伤发展;利用混凝土动力试验结果并通过数值迭代,给出约束混凝土动力损伤延迟中参数的确定方法,从而得到了模型中的动力损伤延迟.算例表明,给出的方法可以较客观地描述一定范围应变率作用下约束混凝土的力学行为.     

PCRC梁受剪性能有限元分析

为了进行PCRC梁受剪性能有限元分析,基于钢材和混凝土的材料本构、单元类型、边界条件等,考虑构件的材料和几何非线性以及钢板笼与混凝土之间的接触作用,采用ABAQUS有限元分析软件,建立PCRC梁受剪承载力计算有限元分析模型.将有限元计算得到的荷载-挠度曲线和钢板笼破坏形态与试验结果对比,吻合性较好.并利用ABAQUS后处理得到混凝土应力云图和损伤云图,进行PCRC梁的受剪机理分析,知其破坏形态似拱形-桁架模型,为后续进行PCRC结构有限元分析提供参考.