基于abaqus纤维梁单元的钢筋混凝土柱受力破坏全过程数值模拟

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1、第47卷第12期土木工程学报Vol．47No．122014年12月CHINACIVILENGINEEＲINGJOUＲNALDec．2014基于ABAQUS纤维梁单元的钢筋混凝土柱受力破坏全过程数值模拟111，21王强宋雪迪郝中华王占飞(1．沈阳建筑大学，辽宁沈阳110168;2．华夏幸福基业股份有限公司，北京100027)摘要:合理、准确地模拟钢筋混凝土梁柱构件的非线性及断裂破坏行为，对于进行钢筋混凝土框架结构在强震作用下的倒塌破坏机制研究具有重要的意义。基于有限元软件ABAQUS的显式求解模块Explicit，研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及其单元消除

2、技术，构建了包含材料破坏准则的钢筋、混凝土单轴本构关系，并利用用户材料接口VUMAT编制了相应的计算子程序。为验证上述方法的合理性和正确性，本文对轴压与侧向往复加载下钢筋混凝土柱构件的受力破坏全过程进行了数值模拟。计算结果表明:采用单元消除(杀死)可以简单、有效地实现有限单元法对于梁柱构件断裂破坏过程的模拟;基于纤维梁单元构建的材料单轴本构关系和破坏准则能够准确、细致地描述钢筋混凝土柱在荷载作用下的非线性性能发展、构件截面的渐进破坏过程以及残余构件的运动状态;对于非线性性态发展较为强烈的结构构件，考虑材料失效的模拟分析结果更为合理、可信。该方法可用于钢筋混凝土框架

3、结构在强震下倒塌全过程的模拟分析。关键词:钢筋混凝土柱;纤维梁单元;单轴本构模型;破坏准则;单元消除;显式动力中图分类号:TU375．3文献标识码:A文章编号:1000-131X(2014)12-0016-12NumericalsimulationoffailureprocessofＲCcolumnsbasedonfiberbeamelementinABAQUS111，21WangQiangSongXuediHaoZhonghuaWangZhanfei(1．ShenyangJianzhuUniversity，Shenyang110168，China;2．China

4、FortuneLandDevelopmentCo．，Ltd．，Beijing100027，China)Abstract:ＲationallyandpreciselysimulatingthenonlinearandfracturebehaviorofＲCbeam-columnmembersisimportanttounderstandingthecollapsemechanismofＲCframestructuresundersevereearthquakes．Inthisstudy，theallocationandremovaloffiberbeammodelf

5、orＲCbeam-columnmembersisstudiedbasedonABAQUS/Explicit，andtheuniaxialconstitutiverelationshipandmaterialfailurecriterionofconcreteandsteelreinforcementisstudied．Furthermore，acalculationsubroutineisdevelopedbyutilizingtheusermaterialinterfaceVUMAT．Toverifythevalidityoftheproposedmethod，

6、thefailureprocessesoftworeinforcedconcretecolumnmembersaresimulatedunderaxialloadingandlateralreversalloading，respectively．Theresultsindicatethatthefractureandfailureprocessofmemberscanbesimplyandeffectivelysimulatedbasedontheelementremovaltechnique．Thefiberbeammodelcombinedwiththepro

7、posedconstitutivemodelsandfailurecriterioncaneffectivelyandaccuratelycapturethenonlinearbehaviorofＲCcolumns，thegradualfailureprocessofsectionaswellasthemotionstateofresidualmember．ForthenonlinearperformanceofＲCstructuresanditscomponents，theanalyzingresultismorereasonableandreliablepar

8、ticul