ABAQUS预应力钢绞线精细化有限元分析——EI论文复现
关键词
关键词
预应力钢绞线；精细化有限元；ABAQUS；论文复现；试验复现
模拟背景
模拟背景
预应力钢绞线由多根钢丝缠绕而成，实际工程中受到拉-弯-剪的组合作用，应力状态相对复杂
在大尺度整体模型分析时，由于精细化建模相对复杂，通常考虑为线单元
在小尺度或局部精细化分析时，可采用实体单元建模分析其复合受力状态。
复现内容
复现内容
参考某篇EI论文中的钢绞线拉-剪试验建立了ABAQUS精细化有限元模型。其中钢绞线与混凝土均采用实体单元，模拟其在两端拉力作用下，受到剪切作用时的破坏机理。
试验采用双剪试验对称加载，试验加载边界与有限元模型如图所示。
试验加载条件
有限元模拟试件
论文复现难点
论文复现难点
试验复现要点包括：
1、如何建立多根钢丝缠绕而成的精细化预应力钢绞线实体模型
2、如何考虑钢绞线在复杂应力状态下的材料本构
3、剪力-位移曲线与拉力—位移曲线如何同时与试验结果吻合
4、如何真实模拟与试验结果一致的钢绞线破坏形态。
曲线对比
曲线对比
模拟所得的剪力-位移曲线与试验数据对比如下图所示，可见加载初期初始刚度相对较小，随着荷载增大，剪切位移超过50mm时，承载力陡然下降。
拉力—位移曲线与试验结果对比如图所示。需要注意的是，剪力-位移曲线和拉力—位移曲线为同一模型同时测得，均与试验吻合一致。这表明模拟所得的力学状态与试验结果完全吻合。精细化有限元模拟符合实际情况。
剪力-滑移曲线对比
拉力-滑移曲线对比
破坏形态对比
破坏形态对比
模拟的破坏形态与试验结果对比如图所示。由图可知，钢绞线在剪切缝处发生了预应力钢丝的拉-剪破坏，有限元分析所得的破坏形态与试验结果吻合。
破坏形态对比
结语 对于预应力结构、构件层次的有限元分析，本人已完成了相对系统的论文复现及其教程，包括如何实现无粘结与有粘结的预应力筋，如何实现体内与体外的预应力筋，以及预应力结构的试验复现等。对于预应力钢绞线精细化的论文复现，目前全网仍缺乏试验验证后的案例。因此本教程包含了模型建立，材料设置，相互作用，结果调试等步骤，可为类似钢绞线精细化模拟提供参考。
编者丨会CAE的喵星人
