CDP模型使用說(shuō)明(BYsusoo88)

1、損傷模型在使用中主要是下面的截面:材料行為主要是密度、彈性、混2密度其實(shí)個(gè)人認(rèn)為并不童損傷模型在使用中主要是下面的截面:材料行為主要是密度、彈性、混2密度其實(shí)個(gè)人認(rèn)為并不童彈性中楊氏模性擬土圧縮損傷和混凝土拉伸損你近些年，似乎abaqus混凝土損傷塑性模型在結(jié)構(gòu)工程（鋼結(jié)構(gòu)方向、混凝土方向）研究生論文中的普及率非常非常高，都試圖采用abaqus來(lái)模擬鋼材/混凝土材料的受力性能，但在數(shù)值計(jì)算的過(guò)程中混凝土的損傷塑性模型的參數(shù)設(shè)置成了過(guò)不去的瓶頸，我也是深有感觸，特別是研二剛開(kāi)始學(xué)abaqus的時(shí)候，非常痛苦，問(wèn)師兄們也是一知半解，下面我把書(shū)上和論文中及自己的一些理解簡(jiǎn)捷的將abaqus一些關(guān)鍵的

2、操作和理論，并做成文件方便大家使用。酣三類(lèi)。及該對(duì)計(jì)算沒(méi)仃太影響，至不輸有沒(méi)影響我還沒(méi)試過(guò)。i面的計(jì)算影響很大應(yīng)該慎重選取，后面會(huì)將到的，這里先按下不表。泊松比的取值我那C岑別人的論文或是清華大學(xué)一次研究生作業(yè)中建議選取0.2或0.164這個(gè)現(xiàn)在想想擁實(shí)有些不明朗，大家可以將其作為參變量改變?cè)囋噷?duì)計(jì)算結(jié)果的影響到底有多大?；炷蛎浗牵裘浗牵?duì)混凝土的受力表現(xiàn)非常明顯，至少我的型鋼混凝土受扭中是非常明顯的,一般在剛開(kāi)始試算時(shí)建議取30。等其他數(shù)值確定下來(lái)可以調(diào)整該值將其趨近試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有點(diǎn)造假的意思，不過(guò)沒(méi)辦法這些數(shù)據(jù)的取值本就沒(méi)一個(gè)固定的取值。偏心率、n）a/fco.K分別是偏心率漩動(dòng)勢(shì)偏移量

3、、雙軸抗壓強(qiáng)度與單軸抗壓極限強(qiáng)度之比、不變量應(yīng)力比，具體的解釋大家可以去參考abaqus的說(shuō)明書(shū)，這邊就不一一介紹。粘性參數(shù)的取值直接關(guān)系到模型計(jì)算的收斂性，一般都不設(shè)置成0,我個(gè)人建議取值0.0005或者0.005看模型收斂效果而定。該參數(shù)的改變對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大，（我的模型至少是這樣，其他模型還真沒(méi)試過(guò)）下面最為關(guān)鍵的是受壓行為和受拉行為中兩列數(shù)據(jù)取值：這部分的取值是直接來(lái)源丁你的混凝土單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，這部分?jǐn)?shù)值決定你模型受力性能。我先以最為通用的清華大學(xué)過(guò)張模型為例，下面是過(guò)張模型方程：混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程:令x=/y=,其中。6分別為曲線的蜂值應(yīng)力、應(yīng)變當(dāng)x0.211

4、即r0.4*y=樣，其他模型還真沒(méi)試過(guò)）下面最為關(guān)鍵的是受壓行為和受拉行為中兩列數(shù)據(jù)取值：這部分的取值是直接來(lái)源丁你的混凝土單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，這部分?jǐn)?shù)值決定你模型受力性能。我先以最為通用的清華大學(xué)過(guò)張模型為例，下面是過(guò)張模型方程：混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系方程:令x=/y=,其中。6分別為曲線的蜂值應(yīng)力、應(yīng)變當(dāng)x0.211即r0.4*y=(Eo/Ox當(dāng)0.211xl時(shí)y=oVt1時(shí)y=zax+(3-2tza)x2+(a-2)y6Zd(X-l)2+X其中：d=0.157*785-0.905_yn、y=a*+(32a)x2+(a-2)x3混凝土y=(E叫fJx土受應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系麥拉應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

5、方程：OtCx-lY-+xYat(x-l)17+x其中：=0312年，&為混凝土單軸抗拉強(qiáng)度。過(guò)張模型就是混凝土舊規(guī)范(GB50010J002)中提出的模型，所有參數(shù)的選擇都是有據(jù)可依。有了模型下面要做的就是將其編制成Excel表格，要用時(shí)可依修改某些參數(shù)直接變換成不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的本構(gòu)，達(dá)到一勞永逸的效果。第一步參數(shù)表格化ABCDEFGHIf：%Df；看舊規(guī)范的條文說(shuō)明!見(jiàn)上述模型!A看舊規(guī)范的條文說(shuō)明!見(jiàn)上述模型!B列民的取值：2=(700+172厭)x10“=2.4-0.0125C列取值：=2.4-0.0125ad=0.157V7S5-0.905ad=0.157V7S5-0.905見(jiàn)上

6、述模型!E列Su/Sc取值:（=-（1+2%+4心）cd舊規(guī)范插圖如下：降段，二者在峰點(diǎn)連續(xù)。理論方程中各有一個(gè)參數(shù)，可適合不C.2.1降段，二者在峰點(diǎn)連續(xù)。理論方程中各有一個(gè)參數(shù)，可適合不曲線的幾何特征與試驗(yàn)曲線的完全符臺(tái)。同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的曲線形狀變化。(曲線的參數(shù)值，即峰值壓應(yīng)氣工升段和下降段參數(shù)(aa、aQ、下降段應(yīng)支(S)等都隨泯凝土的華軸嚴(yán)7憾(,N/mn)而支化，計(jì)算式如下：(700+172価x10“=2-4-00125辦亍(1+九亍(1+九+厲五的混凝土常受到橫向和縱向應(yīng)變梯度、箍筋約束作用、縱筋聯(lián)系變形等J影響，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與混凝土梭柱體軸心受壓試驗(yàn)結(jié)果有差別，可根據(jù)構(gòu)件

7、或結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變值以及曲線形狀(a,、ad)作適當(dāng)修正。C.2.2混凝土單軸受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線也分上升段和下降段給出。峰值拉應(yīng)變(5)和下降段參數(shù)(aj的計(jì)算式如下：=/心x65xl0“a,=0.312嚴(yán)式中/為混凝土的單軸抗拉強(qiáng)度(N/mm2).在表格中X為變量應(yīng)變與峰值應(yīng)變“取值口行決定，若感覺(jué)數(shù)據(jù)太多可以取得稀疏些,本文取得較密，主要是為了將來(lái)的曲線較為平滑，根據(jù)x和y轉(zhuǎn)換后便可取得應(yīng)力-應(yīng)變曲線。第二步：取彈性階段、去彈性階段大部分模型受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線在初始階段都是曲線，在abaqus在定義材料彈塑性時(shí)，彈性部分和塑性部分區(qū)分很清楚，最終輸入混凝土塑

8、性損傷模型中的必須是去除彈性階段的數(shù)據(jù)，這是非常關(guān)鍵的一步，特別是接下來(lái)彈性模量的選取，之前賣(mài)得關(guān)子現(xiàn)在來(lái)解決。首先我們不許確定從彈塑性的臨界點(diǎn)。在看了很多人的模型數(shù)據(jù)和清華陸新征的建筑抗震彈塑性分析一書(shū)中建議取1/31/戈(見(jiàn)書(shū)P126圖3.3.14(a),個(gè)人觀點(diǎn)這個(gè)點(diǎn)本就是人為定的，只是為了能夠套用該模型，僅此而已。本文建議取0.4為彈塑性分界點(diǎn)，我當(dāng)時(shí)只星覺(jué)得取整數(shù)好點(diǎn)，下面就是已知y軸坐標(biāo)確定x塑性分析一書(shū)中建議取1/31/戈(見(jiàn)書(shū)P126圖3.3.14(a),個(gè)人觀點(diǎn)這個(gè)點(diǎn)本就是人為定的，只是為了能夠套用該模型，僅此而已。本文建議取0.4為彈塑性分界點(diǎn)，我當(dāng)時(shí)只星覺(jué)得取整數(shù)好點(diǎn)，下

9、面就是已知y軸坐標(biāo)確定x軸坐標(biāo)即彈性部分的受壓應(yīng)變，這是一彳元三次方程，有點(diǎn)煩，不過(guò)網(wǎng)上有一位中山大學(xué)同學(xué)口己編的求解器，拿來(lái)主義了呼了。確定彈性部分后直接根據(jù)y軸比x軸得出彈性模量Eo即彈性部分輸入的楊應(yīng)心逑邊我還有一個(gè)比較糾結(jié)的地方就是：受壓曲線和受拉曲線取的彈性臨界點(diǎn)都不會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)彈性模量，數(shù)量:級(jí)肯定一樣，不過(guò)就是在輸入的時(shí)候必須選擇-較Z機(jī)在后面倒算等效塑性應(yīng)變時(shí)會(huì)出錯(cuò)，等后面將損傷因子的時(shí)候再講x-SIStf：J0c00.圧齊0.10.202048750.000177113406%CW3E-lC0.20.379040.000354226簽應(yīng)113E-100.2*28-120.4:樣

10、就然計(jì)算抱歉！注意：此時(shí)的應(yīng)丿用應(yīng)變。是名義應(yīng)變應(yīng)力需要根據(jù)沁詢(xún)公式轉(zhuǎn)換成真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變，其實(shí)真實(shí)應(yīng)變轉(zhuǎn)換對(duì)最后的影響較小，不進(jìn)行修矽行決定。=%（1+也）A=ln（l+）10第三步：數(shù)據(jù)取用在abaqus混凝土換傷塑性模型在取用數(shù)據(jù)時(shí)，并不是我們理論上取受壓(拉)塑性階段(X軸去彈性應(yīng)蔑應(yīng)變和應(yīng)力，而取的是屈服應(yīng)力和非彈性應(yīng)變：186499.62511147918CV*12924234.38扌酬性唾02.59601E-0057.11504E-0050.000133219屈服應(yīng)力1780157.9651748815.931689941.8641621005.766開(kāi)裂應(yīng)妾01.04244E-00

11、52.22331E-OO53.45435E-005(a)受壓階段(b)(a)受壓階段非彈性應(yīng)變跟塑性應(yīng)變不是一個(gè)概念，受壓階段的非彈性應(yīng)變和受拉階段的開(kāi)裂應(yīng)變根據(jù)下式計(jì)算。塑性應(yīng)變和非彈性應(yīng)變之間的相互關(guān)系可以通過(guò)下圖表示：因此，在輸入數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)取下圖中的紅色列數(shù)據(jù)而非藍(lán)色列數(shù)據(jù)。注意：在第一列可能因00RrZbc0.700700.7000.760.72.97E-O5RrZbc0.700700.7000.760.72.97E-O50.744E-O50.70.000160.00068521U710280.70.0002560.0008621184793620.70.00037207000050氣0

12、.0)12158|10.7J抵b;g硏于000.100201001.900.19.4764E060402007.6200.11.8953E-0S0603017.1400.1284297E-050804030.4800.13.79O67EO501005047600.1473838E-050120(5068.600.15.6S611E-0501407093.300.1663386E-0S01608121.900.17.58162E-0501809154.300.185294lE0502010190500.19.4772IE-0501965275.34.739E-060.19.26545E-051.

13、16E-051SS2Q587】421E-O50.18.87317E-OS23E4517865212.3d9E-O5018.4227E-053、9E防1689816.?3316E-050.17O6678E-0553E-051597182.24-264E017.53005E.05668E-O51510W.25211E057.12299E-058.04E-05（b）受拉階段:;誠(chéng)土拉伸撫歷as力字(M)Kt(Q)5混凝土損傷定義1（圖解法）混凝土材料在拉壓反復(fù)就Abaqus混凝土塑性損傷揆為。點(diǎn)擊輸入損傷d廠由r塑性累積和剛度退化，材料性能變化及其復(fù)雜。7損傷概念，較好地描述了混凝土在反復(fù)荷載下的力

14、學(xué)行1一/）匕為小數(shù)點(diǎn)取值問(wèn)題，第一行可能不是0,定要手動(dòng)將數(shù)值取零，不然會(huì)軟件計(jì)算時(shí)必會(huì)報(bào)錯(cuò)，切記?。軌弘A段第四步:損傷因子損傷因子d是損傷塑性模型的關(guān)鍵所在，如果沒(méi)有損傷因子即沒(méi)有Z頊中輸入損傷數(shù)據(jù)其實(shí)只是利用了該模型的彈塑性，沒(méi)有真正的損傷定義。關(guān)r損建義，看了很多很多文獻(xiàn)，都沒(méi)看到唯一的官方計(jì)算方法，都是仁者見(jiàn)仁智者見(jiàn)智S旣較認(rèn)可的是以下文獻(xiàn)中提出的兩種計(jì)算方法：0000圖3混凝土單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線圖4混凝土單軸壓縮應(yīng)力.應(yīng)變關(guān)系曲線1.20.60.20.00&.0X50.2尊畀件應(yīng)受其中：bc=/同理可得：受拉損傷因子山的計(jì)算公式為:d=1；1.20.60.20.00&.0

15、X50.2尊畀件應(yīng)受其中：bc=/同理可得：受拉損傷因子山的計(jì)算公式為:d=1；w疋(l/bc-l)+q2其中：0=聲/邙損傷因子與非呦h由循環(huán)荷載卸戦再加敬應(yīng)力路徑來(lái)標(biāo)定，根finiteelementmodellingofRCBeamShearFailure-/H!1.L.1損傷因子-開(kāi)裂應(yīng)變關(guān)系曲線0.00020.0040.0CC60.(0380.001開(kāi)製應(yīng)變?nèi)缟蠄D3所示，混凝土單軸受拉時(shí)，在失效應(yīng)力5。達(dá)到之前為線性變化，后面是軟化下降段，與此同時(shí)剛度隨之退化,描述了后續(xù)破壞和開(kāi)裂應(yīng)變的關(guān)系。開(kāi)裂應(yīng)變：牢=今炭其中：f=q/Eo由圖3橫坐標(biāo)應(yīng)變可得：=勺乞）=嚴(yán)-一魚(yú)（1-dJEoEq

16、l-dtEo如上圖4所示，混凝土單軸受壓時(shí)，在初始屈服應(yīng)力Qo達(dá)到之前為線性變化，之后是強(qiáng)化段，然后才是軟化下降段。其中硬化數(shù)據(jù)由非彈性應(yīng)變竄其中：琮=9/%由圖4橫坐標(biāo)應(yīng)變可得：成1=診-（一望玉）=診_掘（1-4）%Eol-dcEq混凝土單軸受拉、受壓的應(yīng)力-應(yīng)變公式分別表示為：crt=（1-dt）Eo（-）Q=（l-心恥-疋）由上式可得:將C=c+，其中琮=9時(shí)將其代入上式（4-9）可得：詢(xún)./上述公式中的bt和be均取值于i據(jù)Birtel.V和MARKP在Param一文中建議*取值0.7,bt取值0混凝土損傷定義2（能等價(jià)法）根據(jù)Sichroff能量等價(jià)原理，將應(yīng)力作用在受損材料產(chǎn)生的

17、彈性余能與作用在無(wú)損材料產(chǎn)生的彈性余能形式上相同，只需將應(yīng)力改為等效應(yīng)力，或者將彈性模量改成損傷等效彈性模量。無(wú)損材料彈性余能：等效損傷材料彈性余能:其中：G為等效應(yīng)力由上式可得：a22E；a=(l-d)aEEoG-d)2故：將上式分別代入過(guò)鎮(zhèn)海單軸拉壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程可得:單軸受壓損傷因子當(dāng)x時(shí):4=1-JK匕+(3-冬)x+(冬一2)云當(dāng)x時(shí):單軸受拉損傷因子g當(dāng)x時(shí):ad(x-l)2+x當(dāng)X時(shí):Xdt=l-Jk(L20.2其中：=/(%)，人=/(耳2按照舊混凝土規(guī)范中規(guī)定：J第五步：數(shù)據(jù)檢查在計(jì)算初期如果本構(gòu)數(shù)據(jù)彳Wrt阪在錯(cuò)課信息一欄會(huì)提醒你，大概的意思是你的本構(gòu)數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)化過(guò)程中塑性應(yīng)變眇耳變化，耍求你檢查數(shù)據(jù)是否正確。ABAQUS在土木工程X65X10-6,=(700+1722)x10“中的應(yīng)用一書(shū)中這樣解界根據(jù)壓縮應(yīng)變值轉(zhuǎn)化為將卸裁數(shù)據(jù)提供給ABAQUS。ABAQUS自動(dòng)將非彈性卻轉(zhuǎn)化方程為宕劌Ug機(jī)旦&(1_亦氏得