基于abaqus的混凝土梁受彎破壞實驗非線性分析

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1、第2卷第1期Vol.2No.12010年3月Mar.2010基于ABAQUS的混凝土梁受彎破壞實驗非線性分析王麗鄧思華(北京建筑工程學(xué)院,北京100044)【摘要】本文采用ABAQUS有限元分析軟件對鋼筋混凝土梁進(jìn)行非線性分析,針對小梁試驗中的一根簡支梁進(jìn)行有限元分析,采用混凝土損傷塑性模型,對比了試驗分析與使用ABAQUS分析的計算結(jié)果,探討了結(jié)果產(chǎn)生差異的原因,為進(jìn)一步進(jìn)行ABAQUS鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析提供了參考?！娟P(guān)鍵詞】非線性仿真;鋼筋混凝土梁;正截面破壞+【中圖分類號】TU375.1;TU312.3【文獻(xiàn)標(biāo)

2、志碼】A【文章編號】1674-7461(2010)01-0064-04ABAQUS/Explicit中的Crackingmodelforconcrete1前言(混凝土裂縫模型),其中混凝土損傷塑性模型具有一定的優(yōu)越性,它可用于單項加載、循環(huán)加載以及隨著有限元理論和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,有動態(tài)加載等場合,且具有較好的收斂性,因此一般限元分析軟件的發(fā)展也日趨成熟,ABAQUS作為其采用混凝土損傷塑性模型進(jìn)行混凝土塑性定義。中一種大型通用有限元分析軟件在科研工作和實邊界條件在分析過程中發(fā)生變化就會產(chǎn)生邊際工程中的應(yīng)用也越來越普遍

3、,因為它不僅具備其界非線性問題,包括構(gòu)件之間的接觸也屬于邊界條它有限元分析軟件的數(shù)值計算快、結(jié)果精度高以及件的定義范疇。其中鋼筋與混凝土的摩擦接觸在分析成本低等優(yōu)點,還具有更人性化的操作界面和ABAQUS中是通過Embedded技術(shù)將鋼筋單元埋入可視化結(jié)果,尤其是運用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性[4]分析中能得到更精確的、更貼合實際的結(jié)果[1]。混凝土單元中來實現(xiàn)的。幾何非線性發(fā)生在位移的大小影響到結(jié)構(gòu)響2ABAQUS鋼筋混凝土非線性分析應(yīng)的情況下,只需要在STEP選項中加入NLGEOM參數(shù)即可,但一般靜力非線性分析不需要選NL

4、2[2]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性來源主要分為三類:GEOM參數(shù),以免造成冗繁的計算量。材料非線性、幾何非線性、邊界條件非線性。材料非線性是指鋼筋和混凝土兩種材料在結(jié)構(gòu)受力分3鋼筋混凝土簡支梁分析實例析過程中,不僅要考慮其彈性性能即線性階段,也要考慮其塑性性能即非線性階段。在ABAQUS中3.1模型建立是通過分別定義鋼筋和混凝土的本構(gòu)模型來實現(xiàn)該簡支梁長1500mm,截面尺寸為180mm×其材料非線性的特性,彈性階段須分別輸入兩種材100mm,混凝土強度等級為C25,縱筋和箍筋均采用料的彈性模量和泊松比;塑性階段的定義則不同,H

5、PB235鋼筋,具體情況見圖1。建立ABAQUS模型鋼筋只需輸入其塑性階段應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,而混凝土混凝土采用C3D8R單元,鋼筋采用T3D2單元,將[3]塑性有三種模型可以選擇,包括有Concrete鋼筋埋入(Embedded)混凝土單元中來模擬鋼筋混SmearedCracking(彌散裂紋混凝土模型)、Concrete凝土之間的粘結(jié)關(guān)系。為防止加載過程中梁上加DamagedPlasticity(混凝土損傷塑性模型)以及載面及支座處出現(xiàn)應(yīng)力集中,因此建模時在梁加載【作者簡介】王麗,女,研究生,主要研究方向:結(jié)構(gòu)工程。1381

6、0998394iamwangli83@yahoo.com.cn基于ABAQUS的混凝土梁受彎破壞實驗非線性分析656處和支座處設(shè)置鋼墊片,以增加接觸面積和剛度,εεft1.2-0.2,ε≤εt模型圖如圖2所示。εtεtεσ=εtft1.7,ε≥εtεεat-1+εtεt其中,混凝土單軸抗拉強度ft=1.27MPa,混凝圖1簡支梁配筋圖-6土峰值拉應(yīng)變εt=73.64×10。3.3分析結(jié)果鋼筋混凝土簡支梁模型墊片上施加均布荷載3.2MPa(計算得P=16KN),分析得Mises應(yīng)力如圖2所示。Mises應(yīng)力最大值41.16M

7、Pa出現(xiàn)在支圖2簡支梁模型圖座墊板上,施加荷載墊板周圍也存在較大應(yīng)力,應(yīng)力值在3MPa～14MPa之間,并從加載墊板處向支3.2鋼筋混凝土相關(guān)參數(shù)計算座方向由大到小變化,從而兩支座之間形成應(yīng)力供鋼筋本構(gòu)模型采用雙直線模型,上升段的斜率體,值由小到大交替變化,形成傳力途徑,這與傳統(tǒng)為鋼筋的彈性模量即Es=210GPa,屈服應(yīng)力fy=理論中有腹筋梁拱形桁架受力模型相類似。由于梁的肩部受力小,因此Mises應(yīng)力值較小,在受拉筋210MPa,對應(yīng)屈服應(yīng)變?yōu)?.001,水平段鋼筋應(yīng)力不變,鋼筋破壞時應(yīng)變?yōu)?.006?；炷翉椥阅Ａ縀

8、s作用下梁的底部Mises應(yīng)力值也較小。在加載墊片上施加均布荷載3.2MPa(計算得=28GPa,混凝土單向受壓本構(gòu)模型采用美國E.Hognestad[5]建議的模型計算公式:P=16KN)得簡支梁跨中節(jié)點的位移為2.210mm2(見圖4),其時間變化圖如圖5所示?？梢钥闯?隨εεfc2-,ε≤ε0ε0