ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型

目的 为准确模拟地震作用下钢筋混凝土梁柱构件的弹塑性受力特性,解决ABAQUS软件显式分析模块缺乏用于三维梁单元的混凝土本构模型及钢筋本构模型的问题.方法 采用的混凝土单轴本构模型考虑了箍筋对混凝土的约束影响以及混凝土裂面效应的影响,钢筋单轴本构模型合理考虑了Bauschinger效应,利用ABAQUS用户子程序接口VUMAT进行二次开发,编制了用于显式动力分析的梁单元混凝土、钢筋本构模型的计算程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了数值模拟.结果 通过与ABAQUS自带的钢筋本构模型对比,验证了采用笔者给出的混凝土与钢筋本构模型能够较好地反映钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的滞回性能以及双向弯曲耦合性能.结论 数值模拟结果与试验结果吻合良好.笔者开发的混凝土、钢筋本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的动力非线性响应分析.     

钢筋混凝土受扭构件计算模型的修正与研究

钢筋混凝土受扭构件合理的计算模型需要一套准确的材料本构关系方程,考虑了钢筋混凝土受扭构件开裂后受拉混凝土的作用,分析了其对受扭构件承载力和变形的影响。对计算模型中的受拉混凝土和钢筋的本构关系方程作了改进,并对受扭构件承载力和变形做了计算,理论结果和试验结果吻合较好。     

混凝土分段曲线损伤本构模型及其数值验证

目的对引入损伤变量的混凝土结构进行损伤分析.方法结合混凝土规范中混凝土受拉应力-应变曲线数据和能量等效假设;在ABAQUS有限元分析软件中采用损伤模型进行结构分析,新的损伤演化方程中的材料参数值由试验标定;对混凝土试件的单轴拉伸行为和三点弯曲行为进行数值验证.结果提出了新的混凝土分段曲线损伤模型;单轴拉伸梁最大损伤值为0.9329,三点弯曲梁最大损伤值0.989;模型损伤演化结果符合试验趋势.结论较好地描述我国现行混凝土规范中给出的混凝土材料本构关系,新的混凝土损伤本构模型可以用于混凝土结构的损伤分析.     

混凝土的数值本构模型研究

提出混凝土材料的数值本构模型的概念和方法 ,其要点有三条 :一是根据应力状态数值来判断和采用何种本构模型 ;二是可以采用不具有明确物理意义的基于实验数值的模型 ;三是可以进行多重判断 .并在其拉裂的裂缝模型中引入应力释放因子 ,剪力传递因子 .用本方法进行的数值计算所得的裂缝形态与试验结果较接近 .     

混凝土三维正交异性次弹性本构模型

根据Ｄａｒｗｉｎ和Ｐｅｃｋｎｏｌｄ提出的“等效单轴应变”根据，在Ｅｌｗｉ和Ｍｕｒｒｙ混凝土三维轴对称模型的基础上，建立了混凝土三维正交异性次弹性本构模型。同时考虑到正交异性模型应用时，在荷载增量的作用下，主应力方向可能会发生改变，提出了三维主应力旋转法则，以跟踪主应力方向，正确计算等效单轴应变。     

基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型

为了准确地模拟混凝土材料的力学性能,从有效应力的角度出发,基于连续损伤力学基本原理,根据混凝土的应力-应变关系曲线(以改进的Saenz曲线为例),推导出混凝土受压损伤演化方程,建立基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型,并且开发进入ABAQUS中;通过数值模拟与试验结果对比分析,结果表明该本构模型可很好地描述混凝土的塑性变形、刚度退化的力学行为;对钢筋混凝土桥墩的振动台试验进行模拟,结果表明该模型可较好地模拟地震作用下钢筋混凝土桥墩的损伤演化过程,因此该方法建立的混凝土弹塑性损伤本构模型具有工程应用意义.     

钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法

利用改进的BP神经网络,以钢纤雏混凝土的分离式霍普金森压杆试验数据为训练样本,建立了钢纤维混凝土的隐式动态本构模型。以显式动态有限元软件ABAQUS／Explicit为开发平台,采用FORTRAN语言编写了材料用户子程序VUMAT,将神经网络表达的材料动态本构模型嵌入到有限元计算中,实现了冲击荷载下钢纤维混凝土结构响应的数值模拟。算例显示,建立的本构模型和相应的有限元方法是有效的。     

混凝土单轴受压本构模型及其应用

通过一个细观模型,从损伤的角度解释混凝土在压应力作用下应力-应变关系的非线性和应变软化,根据等效应变假设和损伤力学基本原理,建立了单轴受压混凝土的弹塑性损伤本构模型,可导出已有单轴受压本构关系,并能反映混凝土的刚度退化和卸载后的残余变形;提出一类损伤函数和塑性变形经验表达式,利用应力-应变曲线特征条件和优化算法确定模型参数;与已有受压试验结果相比较,结果吻合良好.     

基于微平面模型的混凝土本构矩阵

在Zdenek P Baant等人提出的微平面模型的基础上,提出了确定混凝土本构矩阵的逐步拟合方法.给出了基于微平面的应力-应变刚度矩阵,并采用逐步拟合法根据试验数据给出了微平面上应力-应变关系函数的量化形式.模型基于单轴试验数据进行拟合,可用于计算材料的多轴本构关系,也可用来进行隐式分析.     

CFRP钢管混凝土轴压短柱的力学性能计算

目的用合成法得到CFRP（碳纤维增强塑料）钢管混凝土构件的荷载-应变关系全过程曲线并研究该新型构件的力学性能.方法以合成法为基础,分别选定CFRP、钢材及核心混凝土的本构关系模型,运用平衡条件和变形协调条件将三者的应力-应变关系合成构件的组合关系,对构件的受力行为进行全过程分析.结果通过研究CFRP、钢材及混凝土这三种材料的本构关系模型,得到组合材料的本构关系模型.结论试验验证,用合成法得到的该种构件荷载-应变关系全过程曲线与试验得到的构件荷载-应变关系全过程曲线相吻合,证明了该理论的正确性.