文档介绍：发表时间:2009-10-12 刘劲松 刘红军 来源:万方数据关键字:损伤塑性模型 有限元 损伤因子 ABAQUS介绍了混凝土损饬塑性模型的原理、钢筋和混凝土材料的塑性计算过程、混凝土损伤因子的定义及计算,通过对一根钢筋混凝土悬臂粱进行了有限元分析。对比了理论计算和有限元计算的差异,探讨了粘性系数和混凝土损伤对计算结果的影响等问题,为进一步利用ABAQUS对钢筋混凝土进行有限元分析提供了参考。   钢筋混凝土材料,是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。随着计算机和有限元方法的发展,有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点,这种分析方法已经广泛用于实际工程中。然而,要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料,是不容易的,国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。但是迄今为止,还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。   ABAQUS是大型通用的有限元分析软件,其在非线性分析方面的巨大优势,获得了广大用户的认可,在结构分析领域的应用趋于广泛。本文把规范建议的混凝土本构关系,应用到损伤塑性模型,对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。1混凝土损伤塑性模型   ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。它提供了三种混凝土本构模型:混凝土损伤塑性模型,混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explicit中的混凝土开裂模型。其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合,它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。-应变曲线   本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线,其应力应变关系可由函数表达式定义。   钢筋采用本构关系为强化的二折线模型,无刚度退化。折线第一上升段的斜率,为钢筋本身的弹性模量,第二上升段为钢筋强化段,此时的斜率大致可取为第一段的1/100。   损伤是指在单调加载或重复加载下,材料性质所产生的一种劣化现象,损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。材料的损伤状态,可以用损伤因子来描述。根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。可求得损伤因子的数值。   混凝土在单向拉伸,压缩试验中得到的数据,通常是以名义应变和名义应力表示的,为了准确地描述大变形过程中截面积的改变,需要使用真实应变和真实应力,可通过它们之间的换算公式计算。真实应变是由塑性应变和弹性应变两部分构成的。在ABAQUS中定义塑性材料参数时,需要使用塑性应变。   该悬臂梁的具体情况如图1所示,梁截面尺寸为200mm×300mm,梁长1500mm;纵筋为HRB335钢筋,箍筋为HPB235钢筋,混凝土强度等级为C30。混凝土和钢筋的各力学参数均取自《混凝土结构设计规范》的标准值。   混凝土和钢筋分别采用C3D8R单元和T3D2单元进行分离式建模,并采用Embedded技术进行自由度耦合。为了避免梁端因为应力集中导致局部损坏,在梁端设置了一个矩形离散刚片,荷载施加在