Abaqus混凝土材料模型解读与参数设置

Abaqus混凝土材料塑性损伤模型浅析与参数设置【壹讲壹插件】欢迎转载，作者：星辰-北极星，QQ群：431603427第一部分：Abaqus自带混凝土材料的塑性损伤模型...........................................................21.1概要.................................................................................................................................21.2学习笔记........................................................................................................................21.3参数定义与说明............................................................................................................31.3.1材料模型选择：ConcreteDamagedPlasticity........................................................31.3.2混凝土塑性参数定义.............................................................................................31.3.3混凝土损伤参数定义：.........................................................................................41.3.4损伤参数定义与输出损伤之间的关系.................................................................41.3.5输出参数：.............................................................................................................4第二部分：根据GB50010-2010定义材料损伤值................................................................5第三部分：星辰-北极星插件介绍：POLARIS-CONCRETE....................................................63.1概要................................................................................................................................63.2插件的主要功能............................................................................................................63.3插件使用方法：............................................................................................................63.3.1插件界面：.............................................................................................................63.3.2生成结果.................................................................................................................73.4、算例：..........................................................................................................................93.4.1三维实体简支梁模型说明......................................................................................93.4.2计算结果：.............................................................................................................9第一部分：Abaqus自带混凝土材料的塑性损伤模型1.1概要首先我要了解Abaqus内自带的参数模型是怎样的，了解其塑性模型，进而了解其损伤模型，其帮助文档AbaqusTheoryManual4.5.1Aninelasticconstitutivemodelforconcrete讲述的是其非弹性本构，4.5.2Damagedplasticitymodelforconcreteandotherquasi-brittlematerials则讲述的塑性损伤模型，同时在AbaqusAnalysisUser'sManual22.6Concrete也讲述了相应的内容。1.2学习笔记1、混凝土塑性损伤本构模型中的损伤是一标量值，数值范围为（0无损伤~1完全失效[对于混凝土塑性损伤一般不存在]）；2、仅适用于脆性材料在中等围压条件（为围压小于轴抗压强度1/4）；3、拉压强度可设置成不同数值；4、可实现交变载荷下的刚度恢复；默认条件下，由拉转压刚度恢复，由压转拉刚度不变；5、强度与应变率相关；6、使用的是非相关联流动法则，刚度矩阵为非对称，因此在隐式分析步设置时，需在分析定义other-》Matrixstorate-》Unsymmetric。1.3参数定义与说明1.3.1材料模型选择：ConcreteDamagedPlasticity1.3.2混凝土塑性参数定义1.3.3混凝土损伤参数定义：1.3.4损伤参数定义与输出损伤之间的关系软件得出的损伤数值SDEG=1-（1-St*dc）（1-Sc*dt）；其中St和Sc定义如下：1.3.5输出参数：通常输出参数有：DAMAGEC、DAMAGET、SDEG、PEEQ、PEEQT；分别为拉伸损伤、压缩损伤、总刚度损伤以及压缩和拉伸等效塑性应变。其次在能量输出还可以考察由损伤消耗的总能量ALLDMD等。第二部分：根据GB50010-2010定义材料损伤值具体内容请查阅规范，基本思路：1、输入参数：混凝土抗压强度、抗拉强度、材料弹性模量；2、由抗压、抗拉强度查表获得极限抗压强度对应的总应变，并获得与曲线形态相关的各类参数；3、分别通过拉压损伤公式获得损伤数值、应力与相对应变的关系；通过上面的过程，可以获得应力-应变曲线和损伤数值，而abaqus内还需输入不同应变条件下的塑性应变，因此还需进一步处理获得输入参数，对于此模型，总应变由弹性应变和塑性应变组成，弹性应变可以由弹性模型、应力值以及损伤值获得，因此也可以间接获得对应条件下的塑性应变。《混凝土结构设计规范》下载地址：第三部分：星辰-北极星插件介绍：POLARIS-CONCRETE3.1概要POLARIS-CONCRETE是星辰-北极星团队开发的一款获得混凝土塑性损伤参数的Abaqus插件，通过《混凝土结构设计规范》内定义的混凝土应力应变曲线，以及损伤参数，并计算获得Abaqus内置材料模拟中需要输入的参数。将较复杂的参数获取、输入、以及曲线绘制集成在插件中，可大大节约使用者的时间，提高效率。3.2插件的主要功能1、建立不同抗拉抗压强度和弹性模量下的混凝土材料模型；2、后处理曲线获得混凝土应力应变曲线；3.3插件使用方法：3.3.1插件界面：3.3.2生成结果3.4、算例：3.4.1三维实体简支梁模型说明几何尺寸：梁截面w*h=150*300,长l=2000；垫块尺寸150*150*50；配筋情况：梁顶和梁底钢筋：3φ15；箍筋φ10@100；材料：混凝土fc=50,ft=4,e=36000,v=0.2；以及混凝土塑性损伤钢筋、垫块：e=210000,v=0.3；以及理想弹塑性边界条件：梁两端底部Tie垫块，中部2/5位置施加位移荷载，如下图所示3.4.2计算结果：反力-位移曲线损伤图1损伤图2，梁中纵剖面