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1、2010年第5期福建建筑No5·2010总第143期FujianArchitecture&ConstructionVol·143ABAQUS中弥散裂缝模型与损伤塑性模型的比较周小军(广州市城市规划勘测设计研究院510060)摘要:对ABAQUS中常用的两种混凝土本构模型进行了阐述,对其特点进行了总结,并通过McNeice板算例的模拟分析对两种本构模型的模拟结果进行了比较,验证了这两种模型用于模拟钢筋混凝土结构时的准确性。关键词:ABAQUS弥散裂缝模型损伤塑性模型McNeice板+中图分类号:TU317.9文献标识码:A文章编号:1004-6135(2010)05-0049-0
2、3TheComparisonofSmearedCrackModelandConcreteDamagedPlasticityModelinABAQUSZhouXiaojun(GuangzhouUrbanPlanningandDesignSurveyResearchInstitute510060)Abstract:Thesmearedcrackmodelandconcretedamagedplasticitymodelwereintroduced1Thecharacteristicsofthesemodedlsweresummarized1ThenanexampleofMcNeic
3、eslabwasusedtocomparethemodels1Theaccuracyofthesemodelswasverified1Keywords:ABAQUSSmearedCrackModelConcreteDamagedPlasticityModelMcNeiceSlab1引言况。定义方式可以是应力-应变或应变能形式,钢筋混凝土一在土木工程领域里,计算机和有限元法的产生与发展,为般采用前者定义,而素混凝土一般采用后者,素混凝土若采用钢筋混凝土的数值模拟研究提供了一个很好的平台。江见鲸、前者定义,则容易导致网格敏感而使得分析不收敛。陆新征、叶列平[1]对构成钢筋混凝土结构
4、的有限元模型进行了受拉破坏面函数与受压屈服面函数不相关,受拉破坏面函描述,认为该有限元模型主要有以下三种方式:分离式、组合式数与受压屈服面函数在p-q平面上的示意图如图1所示,双和整体式。轴应力状态下的破坏面与受压屈服面如图2所示。ABAQUS是非线性功能较强的有限元分析软件,从简单该模型采用固定弥散裂缝模型来模拟混凝土受拉行为,即的线弹性问题到复杂的几何和材料非线性问题都有广泛的应裂缝出现后原有的裂缝角度不再变化,因此存在剪力锁死问用。在ABAQUS中,混凝土的本构模型主要有以下三种[2,3]:题,一个积分点最多只能出现三条彼此垂直的裂缝。弥散开裂模型、混凝土开裂模型和损伤塑
5、性模型。其中,弥散开裂模型和损伤塑性模型可用于隐式分析模块,开裂模型和损伤塑性模型可用于显式分析模块。本文主要对弥散开裂模型和损伤塑性模型的特点进行阐述,并在隐式分析模块下通过[5]McNeice板的算例分析对这两者进行比较。2模型特点211弥散开裂模型弥散开裂模型采用基于弹性损伤的概念描述材料开裂后图1p-q平面内屈服面和破坏面示意图[3]的弹性行为;采用受拉弹性开裂和受压等向硬化弹塑性来模212损伤塑性模型拟混凝土非线性行为,可用于梁单元、杆单元、壳单元和实体单损伤塑性模型中假定材料的弹性行为是各向同性和线性[4]元等。该模型适用于低围压下单调加载的混凝土,可以用于的;而混
6、凝土单轴拉伸和压缩损伤塑性部分的力学行为则由损钢筋混凝土结构分析,也可用于素混凝土的结构分析。伤塑性描述,如图3和图4所示。单轴受拉时,应力线性变化在模拟钢筋混凝土时,需要定义拉伸硬化参数来描述混凝到σt0,之后产生微裂缝,并发展为微裂缝群,从而使材料的力土开裂后的应变软化行为和混凝土与钢筋之间的粘结等行为。学性能发生软化;单轴压缩时,应力线性变化到初始屈服点该参数由以下因素决定:钢筋的分布密度、钢筋与混凝土的粘σc0,屈服后发生硬化,到达达到σcu后发生应变软化。弹性刚度结程度、混凝土与钢筋直径之间的相对尺寸以及网格划分情的损伤通过受拉损伤变量dt和受压损伤变量dc来表示。过
7、了应变软化点后的单轴拉压应力表达方式为:作者简介:周小军,男,1982年1月出生,工学硕士,结构工pl程助理。σt=(1-dt)E0(εt-ε～t)(1)收稿日期:2010-03-23σ(1-d)Eε～plc=c0(εc-c)(2)plpl其中,E0为混凝土材料的初始弹性模量,ε～t和ε～c分别2010年5期总第143期周小军·ABAQUS中弥散裂缝模型与损伤塑性模型的比较·50·图2平面应力下的屈服面和破坏面为拉伸和压缩等效塑性应变。该模型可以用于模拟低围压下的混凝土收到单调、循环或动力荷
