基于ABAQUS的CFST承载力算法分析.pdf

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1、胡佳杰等：基于ABAQUS的CFST承载力算法分析53DOI：10．13905／j．cnki．dwljz．2015．08．020基于ABAQUS的CFST承载力算法分析胡佳杰，陈志华(天津大学建筑工程学院。天津300072)【摘要】基于有限元软件ABAQUS，对圆钢管高强混凝土轴压短柱进行建模分析。采用混凝土塑性损伤模型，讨论了圆钢管高强混凝土短柱三维非线性分析的建模方法和模型参数取值。与实验结果对比，验证了有限元模拟结果的可靠性。并通过比较各规范给出的计算公式，发现DL／TS085—1999(钢一混凝土组合结构设计规程》偏差程

2、度最小，适合应用于实际工程中。【关键词】ABAQUS；混凝土塑性损伤模型；高强混凝土短柱；理论计算【中图分类号】TU311．41【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)08—0053—03在近几十年的土木工程发展中，钢管混凝土结构展，应用如图1所示的应力一应变关系曲线建立理论渐渐得到了人们的关注。之后随着计算机仿真模拟模型，并采用Mises屈服准则和相关联流动法则来描技术(ABAQUS，ANSYS)和相关设计软件(AUTOCAD，述其塑性变形。MIDAS)的发展和引进，专家学者们对钢管混凝土的研究到达了一个新的

3、高潮，并催生出了关于各种形式的钢管混凝土以及钢管混凝土梁柱节点相关理论与实践的探讨与创新。钢管混凝土中的混凝土部分，由材料本身决定了其具有很明显的非线性，在模型建立分析上面就必须采用非线性比较强大的分析软件。ABAQUS作为一款。8／大型有限元分析软件，通过建立模型可对结构构件从图1钢材应力应变曲线图2混凝土应力应变曲线受荷进行参数化分析直至其破坏，并利用其强大的后处理功能获得结构应力应变图、荷载位移曲线、极限(2)高强混凝土的本构模型。国内外许多专家承载力等。文中采用ABAQUS有限元分析软件，对五学者对混凝土的强度和变形进行

4、了研究，提出了很多根钢筋高强混凝土柱和两个对比试件(空钢管和素混强度理论，其中韩林海教授通过大量钢管混凝土轴凝土)进行数值模拟，以获得试件的极限承载力。并压算例分析，提出了适用ABAQUS有限元分析的核心将得到的模拟结果与试验结果进行比较，验证混凝土应力一应变关系模型如图2所示，且具有较好ABAQUS有限元模型的可靠度以及参数取值的正确的通用性。性。并通过比较各规范给出的计算公式，探索其在实1．2有限元模型际工程中的适用性。文中采用ABAQUS有限元软件对5根钢管高强1ABAQUS有限元分析模型的建立混凝土轴压短柱采用位移协调分

5、离式建模法建模。1．1材料本构模型的选择(1)接触面处理。在ABAQUS中，规定钢管与应力应变关系是有限元建模分析中必不可少的混凝土的截面模型由切线方向的粘结滑移和法线方依据，它可以反映材料的物理力学关系。在一个结构向的接触构成。在界面的切线方向采用摩尔库伦模构件中不同的应力应变关系就会得到不同的极限承型，摩擦系数取0．6。法线方向的接触定义为“硬”接载力和位移。因此为了建立钢管高强混凝土构件的触，即规定接触面不会相互穿透且分离时没有相互作受力模型，分析其力学性能和承载力，必须首先确定用。由于在实验过程中加载板几乎不会产生变形，

6、所合适这种结构形式的钢管和混凝土的应力一应变关以在进行有限元分析模拟时将其视为刚体，柱加载板系模型。这是ABAQUS模拟中最重要的一步。与混凝土顶采用“硬”接触。(1)钢材的本构模型。钢材中也存在非线性，(2)分析步的确定。在初始分析步之后建立一规定钢材的比例极限、屈服极限和抗拉极限分别用符个预加荷载步，对试件施加一个沿轴向lkN的力，之号厂D，和表示。当钢材应力超过比例极限就会表后再设置加载步，以保证钢管、加劲肋与混凝土接触，现出非线性。文中同时考虑钢材的非线性和塑性发使模型易于收敛。在ABAQUS的step里有initial

7、in．低温建筑技术2015年第8期(总第206期)crement、minimumincrementmaximumincrement、maxi—验研究相接近，文中均对混凝土、钢管和加载板选择mumnumberofincrement这四个量。经过反复试验，在八节点减缩分格式的三维实体单元(C3D8R)，该单元进行钢管混凝土柱建模分析时，由于混凝土和钢材的可应对受力变形中产生的较大网格屈曲，同时适用于材料非线性，如果把initial输入值设置为0．O1则能有接触分析。效减少循环计算的次数，而number一般要设置较大(5)单元网格划分

8、。在ABAQUS中，模型网格值，以便于收敛。由于ABAQUS计算精度约为l0～，的划分对计算结果具有重要的影响。考虑到若模型当increment小于这个值时结果意义不大，所以mini．网格划分太过精细，网格数量过多，则将花费大量计mumincrement并不是设