abaqus有限元分析报告开裂梁

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1、Abaqus梁的开裂模拟计算报告1.问题描述利用ABAQUS有限元软件分析如图1.1所示的钢筋混凝土梁的裂缝开展。参考文献Brenaetal.(2003)得到梁的基本数据:图1.1Brenaetal.(2003)中梁C尺寸几何尺寸:跨度3000mm,截面宽203mm,高406mm的钢筋混凝土梁由文献Chenetal.2011得材料特性:1.混凝土:抗压强度fc’=35.1MPa,抗拉强度ft=2.721MPa,泊松比ν=0.2,弹性模量Ec=28020MPa;2.钢筋:弹性模量为Ec=200GPa,屈服强度fys=fyc=440MP

2、a,fyv=596MPa3.混凝土垫块:弹性模量为Ec=28020MPa,泊松比ν=0.22.建模过程1)Part打开ABAQUS使用功能模块,弹出窗口CreatePart,参数为:Name:beam;ModelingSpace:2D;Type:Deformable;BaseFeature─Shell;Approximatesize:2000。点击Continue进入Sketch二维绘图区。由于该梁关于Y轴对称,建模的时候取沿X轴的一半作为模拟对象。使用功能模块,分别键入独立点(0,0),(1600,0),(1600,406),(4

3、06,0),(0,0)并按下下方提示区的Done,完成草图。图2.1beam部件二维几何模型相同的方法建立混凝土垫块:图2.2plate部件二维几何模型所选用的点有(0,0),(40,0),(40,10),(0,10)受压区钢筋:在选择钢筋的basefeature的时候选择wire,即线模型。图2.3compressionbar部件二维几何模型选取的点(0,0),(1575,0)受拉区钢筋:图2.4tensionbar部件二维几何模型选取的点(0,0),(1575,0)箍筋:图2.5stirrup部件二维几何模型选取的点为(0,0)

4、,(0,330)另外,此文里面为了作对比,部分的模型输入尺寸的时候为m,下面无特别说明尺寸都为mm。1)PropertyModule中选择property,然后选择功能模块对不同的材料进行赋值,下面是各种材料输入时候的数据:① 混凝土本构关系:模型一:(该模型的尺寸单位为m)在弹出的对话框中命名为beam,在Mechanical选项中点击Elastic,在Young’sModulus中输入28020000000,Poisson’sRatio为0.2;类似的方法找到ConcreteDamagedPlasticity,按混凝土结构设计规

5、范对受压取点8个,受拉取点7个。下面是计算过程:由规范中附录C中C2混凝土本构关系:C.2.3混凝土单轴受拉的应力-应变曲线公式:,所用参数可以参考规范(混凝土结构设计规范GB50010-2010)C.2.4混凝土单轴受压的应力-应变曲线公式:,所用参数可以参考规范以及塑性应变与总应变的关系:,其中以及塑性应变与总应变的关系:,与上式相同借助matlab软件计算受压、拉时的本构关系方程,其中塑性应变分别取0、0.0005、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.008得对应应力为23171225.88、350

6、72364.4、32320980.31、24236963.88、17763125.96、13340141.18、10334750.06、5892086.123;开裂应变分别取0、0.001、0.003、0.005、0.008、0.01、0.05得对应应力2721000、2648625.968、875761.085、511922.937、334706.391、50489.31、16333.482。由于水平限制,算得的受拉损伤因子未能通过abaqus的算前检测,这里没有输入。模型二:(该模型单元尺寸为m)Elastic中的设置与模型一相

7、同,计算其本构关系的时候按照文献Finite-ElementModelingofIntermediateCrackDebondinginFRP-PlatedRCBeams,G.M.Chen中的公式:单轴受压:,所用参数可见于引用的文献;受压的时候为了寻找输入塑性应变的起始点,令abaqus中提供的应力--应变输入方式的名义值与真实值关系公式为0,有:解之得:22.76652048MPa,0.00081284,0。从点0.00081284开始以步长0.0002得到83个点。在输入到abaqus前使用公式进行转换,输入的具体值可见附录。

8、单轴受拉:,所用参数可见于引用文献;由于hc为裂缝带宽(上面提到的文献中也命名为平面四节点单元的特征裂缝长度),取,其中e为单元网格长度,这里取10mm,即hc为14mm。在清华江见鲸或者J.G.ROTS撰写的文献中都能找到其他单元类

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