Abaqus混凝土材料塑性损伤模型浅析与参数设置
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Abaqus混凝土材料塑性损伤模型浅析与参数设置 ............................................................... 1
第一部分：Abaqus自带混凝土材料的塑性损伤模型 ........................................................... 2 1.1概要 ................................................................................................................................. 2 1.2学习笔记 ........................................................................................................................ 2 1.3 参数定义与说明 ............................................................................................................ 3 1.3.1材料模型选择：Concrete Damaged Plasticity ........................................................ 3 1.3.2 混凝土塑性参数定义 ............................................................................................. 3 1.3.3 混凝土损伤参数定义： ......................................................................................... 4 1.3.4 损伤参数定义与输出损伤之间的关系 ................................................................. 4 1.3.5 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.................................................... 6 3.1 概要 ................................................................................................................................ 6 3.2 插件的主要功能 ............................................................................................................ 6 3.3 插件使用方法： ............................................................................................................ 6 3.3.1 插件界面： ............................................................................................................. 6 3.3.2 生成结果 ................................................................................................................. 7 3.4、算例： .......................................................................................................................... 9 3.4.1三维实体简支梁模型说明 ...................................................................................... 9 3.4.2 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Abaqus Theory Manual 4.5.1 An inelastic constitutive model for concrete讲述的是其非弹性本构，4.5.2 Damaged plasticity model for concrete and other quasi-brittle materials则讲述的塑性损伤模型，同时在Abaqus Analysis User's Manual 22.6 Concrete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-》Matrix storate-》Unsymmetric。
1.3 参数定义与说明
1.3.1材料模型选择：Concrete Damaged Plasticity
1.3.2 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：http://pan.baidu.com/s/1ntDZEm1
第三部分：星辰-北极星 插件介绍：POLARIS-CONCRETE
3.1 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
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