ABAQUS中的混凝土塑性損傷模型_張戰(zhàn)廷.pdf

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1、第41卷增刊建筑結(jié)構(gòu)Vol.41S22011年8月BuildingStructureAug.2011ABAQUS中的混凝土塑性損傷模型張戰(zhàn)廷,劉宇鋒(廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院,廣州510010)[摘要]ABAQUS中的混凝土塑性損傷模型用于模擬低圍壓情況下反復(fù)荷載作用時(shí)的混凝土力學(xué)行為,引入損傷因子,描述反復(fù)荷載作用下混凝土剛度的變化。主要介紹該模型的理論,同時(shí)結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中建議的混凝土單軸本構(gòu)關(guān)系,給出各參數(shù)的確定方法。[關(guān)鍵詞]混凝土;塑性損傷;剛度退化;ABAQUS中圖分類號(hào):TU313文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002-848X(2011)S2

2、-0229-03ConcretedamagedplasticitymodelinABAQUSZhangZhanting,LiuYufeng(TheArchitecturalDesignandResearchInstituteofGuangdongProvince,Guangzhou510010,China)Abstract:TheconcretedamagedplasticitymodelinABAQUScanbeusedforsimulatingthebehaviorofconcreteunderlowconfiningpressures.Thedamage

3、variableisdefinedforsimulatingthestiffnessdegradationofconcreteundercyclicloading.Thetheoryofthemodelwasintroducedandawayusedtodeterminetheparametersofthemodelwasprovided,usingthestress-strainrelationsfromCodefordesignofconcretestructures.Keywords:concrete;plasticdamage;stiffnessdeg

4、radation;ABAQUS0前言≥0;F≤0。目前,復(fù)雜或超高層建筑越來(lái)越多,為了在設(shè)柯西應(yīng)力(Cauchystress)通過損傷因子d(珚σ,珘εpl計(jì)中更準(zhǔn)確地把握其結(jié)構(gòu)特性,往往需要進(jìn)行彈塑)和有效應(yīng)力得到:性時(shí)程分析,分析中采用的材料模型對(duì)結(jié)果影響較σ=(1-d)珚σ(4)大。其中的混凝土材料,在拉壓過程中,因塑性的1.2損傷與剛度退化積累、剛度的退化,性能變化極其復(fù)雜?;炷了苋鐖D1所示,單軸受拉時(shí),在達(dá)到失效應(yīng)力σt0性損傷模型引入損傷概念,能較好地描述混凝土在之前為線彈性,之后為軟化階段,同時(shí)伴隨著剛度往復(fù)荷載作用下的力學(xué)行為,比較適合模擬地

5、震等的退化,描述為后續(xù)的破壞應(yīng)力和開裂應(yīng)變的關(guān)循環(huán)荷載作用下的材料性能。目前,該模型在混凝系。開裂應(yīng)變?yōu)?珘εck=ε-εel,εel=σ/E,由圖tt0t0tt0土結(jié)構(gòu)的彈塑性時(shí)程分析中應(yīng)用較多,基于此本文1所示有:將介紹ABAQUS中的混凝土塑性損傷模型,并結(jié)dσ珘εplckttt=珘εt-(5)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002),給出(1-dt)E0各參數(shù)的確定方法。單軸壓縮時(shí),在達(dá)到初始屈服應(yīng)力σc0之前為1混凝土的塑性損傷理論線彈性,之后為強(qiáng)化階段,直到極限應(yīng)力σcu,然后ABAQUS采用的塑性損傷模型是由Lubliner為軟化階段

6、。其中硬化數(shù)據(jù)由非彈性應(yīng)(珘εin)變c等提出,并由Lee和Fenves進(jìn)行了改進(jìn)和發(fā)給出,而不是塑性應(yīng)變。由圖2有如下關(guān)系:珘εin=c[1,2]展,用于模擬混凝土、砂漿等準(zhǔn)脆性材料在反復(fù)elelεc-ε0c,ε0c=σc/E0,如圖2所示有:荷載作用下的力學(xué)行為。珘εplindcσc1.1本構(gòu)關(guān)系c=珘εc-(6)(1-dc)E0該模型采用有效應(yīng)力和硬化變量來(lái)描述:因此,受拉受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系可分別表珚σ=Del:(ε-εpl)∈{珚σF(珚σ,珘εpl0)≤0}(1)示為:·~plpi·plplε=h(珚σ,珘ε)·ε(2)σt=(1-dt)E0(εt

7、-珘εt)(7)··G(珚σ)=(1-d)E(ε-珘εpl)(8)εpl=λ(3)σcc0cc珚σ···其中,λ和F應(yīng)滿足Kuhn-Tucker條件:λF≤0;λ作者簡(jiǎn)介:張戰(zhàn)廷,碩士,Email:zting.zhang@qq.com。230建筑結(jié)構(gòu)2011年圖3單軸循環(huán)荷載作用下(拉伸-壓縮-拉伸)應(yīng)力-圖1拉伸開裂應(yīng)變(用于定義拉伸剛度)應(yīng)變關(guān)系(默認(rèn)剛度回復(fù)系數(shù)wt=1,wc=0)多軸受力情況與此相似。2模型參數(shù)的確定2.1采用的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系確定該模型各個(gè)參數(shù),需提供混凝土單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及加載卸載應(yīng)力路徑。本文采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5

8、0010—2002)附錄C建議的單軸本

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