基于ABAQUS的钢板与混凝土接触问题研究

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1、2013年5月第5期城市道桥与防洪科技研究201基于ABAQUS的钢板与混凝土接触问题研究陈智峰，李昌荣。，郭锦良(1．广州瀚阳工程咨询有限公司，广东广州510630；2．广州大广高速公路有限公司，广东广州510288)摘要：接触问题广泛出现在土木工程中，对于接触问题的数值分析讨论尤为重要。利用有限元软件ABAQUS对钢箍混凝土建立有限元模型，并用三种不同的方法对钢板与混凝土之间的结点进行处理，以求找出一个较合理的模拟计算方法。计算结果表明：用接触方法得到的结果更加合理、准确，更符合结构的实际力学行为。关键词：钢箍混凝土；有限元；接触；ABAQUS中图分类号：U441文献标识码：A文

2、章编号：1009—7716(2O13)05—0201一O3接触，便将接触所需的运动约束和节点力作为边0引言界条件直接施加在产生接触的节点上。对于接触接触问题⋯广泛地出现在土木工程中。如桥梁的描述精度高，具有普遍适用性。梁体与橡胶支座的接触、桩基础与土的接触、钢板接触面上的摩擦行为机理十分复杂，常用滑动与混凝土的表面接触等等。对于工程上的接触问库伦模型、剪切摩擦模型和粘滑摩擦模型等理想题数值分析，工程师为了方便计算一般都把该问模型加于模拟，下面重点介绍库伦摩擦模型【31。题简化为接触体间共用节点，但是这种处理方法对于接触面间切向摩擦，一般选用库伦摩擦模往往不能正确反映模型的实际力学行为

3、。工程上型，库伦摩擦模型认为切向接触力，即摩擦力的的接触问题较为复杂，许多工程问题含有两个或数值不能超过它的极限值I}，即：1，)者多个部件问的接触，在这类问题中，当两个物体JI=[()+()】≤I{(1)接触时，存在沿接触面的法向且作用到接触面上式中：是摩擦系数；ll和l1分别是切向的力，如果接触面问存在摩擦，可能会产生抵抗物和法向接触力的数值。当If<／zI}时，接触面之体问切向运动的剪力。对于复杂的工程接触问题，间无切向相对滑动，即往往还需考虑到各种不同形状的物体与结构相接B触，考虑物体弹塑性、蠕变及各种物理因素的变=一=o当』』<／zJf(2)化，考虑接触问的摩擦力和考虑物体

4、惯性的碰撞一写成分量形式：接触问题等等。，=睁~j--o(j=l，2)当lt，Al

5、<0(5)1接触问题有限元分析理论上式表明切向相对滑动速度和作用于从接1．1接触分析求解方法触点的摩擦力的方向相反，摩擦力起着阻止相接触问题中产生接触的两物体必须满足边界对滑动的作用。不穿透约束条件，在接触边界施加不穿透约束的1．2接触问题求解的一般过程方法主要有拉格朗日乘子法、罚函数法和基于求接触过程通常是依赖于时间，并伴随着材料非解器的直接约束法，其中直接接触法较为应用的线性和几何非线性的演化过程。特别是接触界面广泛。它是跟踪物体的运动轨迹。一旦探测出发生的区域和形状以及接触界面上运动学与动力学的状态也是事先未知的。这些特点决定了接触问题收稿日期：2013-O1—04通常采用增量

6、方法求解。ABAQUS／Standard接触算作者简介：陈智峰(1981一)，男，广东广州人，工程师，从事桥梁隧道结构设计工作。法【4](见图1)，主要是利用牛顿一拉普森方法建立