基于ABAQUS的混凝土梁受弯破坏实验非线性分析.pdf

第2卷第1期Vo.l2No.1
2010年3月Mar.2010

基于ABAQUS的混凝土梁受弯
破坏实验非线性分析

王丽邓思华

(北京建筑工程学院,北京100044)

摘要本文采用ABAQUS有限元分析软件对钢筋混凝土梁进行非线性分析,针对小梁试验中的一根简支梁进
行有限元分析,采用混凝土损伤塑性模型,对比了试验分析与使用ABAQUS分析的计算结果,探讨了结果产生差异
的原因,为进一步进行ABAQUS钢筋混凝土结构有限元分析提供了参考。
关键词非线性仿真;钢筋混凝土梁;正截面破坏
中图分类号TU375.1;TU312+.3文献标志码A文章编号1674-7461(2010)01-0064-04

ABAQUS/Explicit中的Crackingmodelforconcrete
前言
1(混凝土裂缝模型),其中混凝土损伤塑性模型具有
一定的优越性,它可用于单项加载、循环加载以及
随着有限元理论和计算机技术的不断发展,有
动态加载等场合且具有较好的收敛性因此一般
限元分析软件的发展也日趋成熟,ABAQUS作为其,,
中一种大型通用有限元分析软件在科研工作和实采用混凝土损伤塑性模型进行混凝土塑性定义。
际工程中的应用也越来越普遍,因为它不仅具备其边界条件在分析过程中发生变化就会产生边
它有限元分析软件的数值计算快、结果精度高以及界非线性问题,包括构件之间的接触也属于边界条
分析成本低等优点,还具有更人性化的操作界面和件的定义范畴。其中钢筋与混凝土的摩擦接触在
可视化结果,尤其是运用于钢筋混凝土结构非线性ABAQUS中是通过Embedded技术将钢筋单元埋入
[4]
分析中能得到更精确的、更贴合实际的结果[1]。混凝土单元中来实现的。
几何非线性发生在位移的大小影响到结构响
2ABAQUS钢筋混凝土非线性分析应的情况下,只需要在STEP选项中加入NLGEOM
参数即可,但一般静力非线性分析不需要选NL
钢筋混凝土结构非线性来源主要分为三类[2]:
GEOM参数,以免造成冗繁的计算量。
材料非线性、几何非线性、边界条件非线性。材料
非线性是指钢筋和混凝土两种材料在结构受力分3钢筋混凝土简支梁分析实例
析过程中,不仅要考虑其弹性性能即线性阶段,也
要考虑其塑性性能即非线性阶段。在ABAQUS中3.1模型建立
是通过分别定义钢筋和混凝土的本构模型来实现该简支梁长1500mm,截面尺寸为180mm!
其材料非线性的特性,弹性阶段须分别输入两种材100mm,混凝土强度等级为C25,纵筋和箍筋均采用
料的弹性模量和泊松比;塑性阶段的定义则不同,HPB235钢筋,具体情况见图1。建立ABAQUS模型
钢筋只需输入其塑性阶段应力应变关系,而混凝土混凝土采用C3D8R单元,钢筋采用T3D2单元,将
塑性有三种模型可以选择[3],包括有Concrete钢筋埋入(Embedded)混凝土单元中来模拟钢筋混
SmearedCracking(弥散裂纹混凝土模型)、Concrete凝土之间的粘结关系。为防止加载过程中梁上加
DamagedPlasticity(混凝土损伤塑性模型)以及载面及支座处出现应力集中,因此建模时在梁加载

作者简介王丽,女,研究生,主要研究方向:结构工程。[e-mail]
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处和支座处设置钢垫片,以增加接触面积和刚度,6
ft1.2-0.2,∀t
模型图如图2所示。tt
=
t
ft1.7,%t

at-1+
tt

其中,混凝土单轴抗拉强度ft=1.27MPa,混凝
图1简支梁配筋图-6
土峰值拉应变t=73.64!10。
3.3分析结果
钢筋混凝土简支梁模型垫片上施加均布荷载
3.2MPa(计算得P=16KN),分析得Mises应力如
图2所示。Mises应力最大值41.16MPa出现在支
图2简支梁模型图座垫板上,施加荷载垫板周围也存在较大应力,应
力值在3MPa~14MPa之间,并从加载垫板处向支
3.2钢筋混凝土相关参数计算座方向由大到小变化,从而两支座之间形成应力供
钢筋本构模型采用双直线模型,上升段的斜率体,值由小到大交替变化,形成传力途径,这与传统
为钢筋的弹性模量即Es=210GPa,屈服应力fy=理论中有腹筋梁拱形桁架受力模型相类似。由于
210MPa,对应屈服应变为0.001,水平段钢筋应力不梁的肩部受力小,因此Mises应力值较小,在受拉筋
变,钢筋破坏时应变为0.006。混凝土弹性模量Es作用下梁的底部Mises应力值也较小。
=28GPa,混凝土单向受压本构模型采用美国E.在加载垫片上施