Abaqus应用之钢筋混凝土篇

CAE_JUN 浏览：1523 评论：2 收藏：1

1. 钢筋模型类型

1.1 理想弹塑性模型

在Abaqus中，可以通过直接在塑性部分输入屈服应力对应的屈服应变来定义理想弹塑性模型。例如，Q345B钢材的屈服强度为345MPa，极限抗拉强度可以达到510-600MPa。在Abaqus中，可以取第一个点为(345,0)，第二个点可以设为(551,0.1)，使得两个点之间的斜率为0.01Es（钢材的弹性模量）。

1.2 双折线模型

双折线模型是钢筋混凝土模拟中常用的一种简化模型。在Abaqus中，钢筋可以通过线单元（Wire）建模，然后将钢筋嵌入（embed）混凝土梁中。这种方法简洁高效，被大多数学者采纳。然而，这种方法在模拟钢筋和混凝土之间的粘结滑移时可能不够精确。

1.3 三折线模型

三折线模型考虑了钢筋的屈服阶段，可以更准确地模拟钢筋的滞回行为。在Abaqus中，可以通过用户自定义的UMAT子程序来实现这种模型。例如，清华大学曲哲提出的改进的Clough钢筋滞回本构模型，可以在反向再加载时，指向按卸载刚度加载至历史最大点对应的应力的0.2倍，再指向历史最大点，从而考虑钢筋加载-卸载-反向加载过程产生的包辛格效应。

2. 钢筋与混凝土的相互作用

2.1 粘结滑移关系

钢筋和混凝土之间的粘结滑移关系是模拟钢筋混凝土结构的关键。在Abaqus中，可以通过设置二者交界面处的牵引分离本构模型来模拟这种关系。例如，基于Abaqus的三种钢筋混凝土梁数值模拟对比研究表明，将钢筋通过实体单元建模，并在实体钢筋和混凝土梁连接界面设置相应粘结本构，可以更真实地模拟钢筋混凝土梁内部的实际受力状态。

2.2 损伤塑性模型

Abaqus中的混凝土损伤塑性（CDP）模型能够描述材料在循环加载和动态加载条件下的力学响应。该模型在考虑了钢筋和混凝土相互作用的基础上，提出了节点竖向承载力验算公式和剪力计算公式，对梁类型的构件能够同时定义强化、软化行为，并可描述混凝土的开裂/压碎损伤（卸载刚度的折减）。

3.相关资料