教会你如何在ABAQUS中提取粘结-滑移

     

粘结滑移行为是结构工程精细化有限元的重要部分。常见的应用场景例如FRP加固结构中的粘结界面、新旧混凝土叠合面、钢筋和混凝土的粘结界面等。相比绑定/内置，考虑粘结滑移的模型可能出现变形增大，峰值位移相对滞后，刚度相对较低，滞回曲线捏缩等宏观现象，但对模型本身粘结力和滑移大小等微观行为的查看使用者通常不知如何处理。今天喵星人就通过一个视频教会大家如何提取ABAQUS中的粘结-滑移。

1.Cohesive

在加固结构、叠合构件等相互作用表面通常采用Cohesive考虑界面间的粘结滑移。本案例为喵星人论文复现课程“ABAQUS硕士学位论文/SCI论文复现—FRP加固RC梁四点弯曲脱粘过程”，模型如下图。

其中加固粘结面的粘结力和滑移值在场变量中即可输出。在分析步模块中，需在场变量输出请求中勾选CSTRESS和CDISP标签。

       

在后处理中，通过CSLIP1/CSLIP2和CSHEAR1/CSHEAR2来表征粘结力和滑移。其中1/2分别代表滑移的两个方向。对于ABAQUS而言，通过直角坐标系在界面上的投影确定方向：X轴在接触面上的投影方向通常为1方向，若X轴与接触面近乎垂直，那么Z轴投影方向即为1方向，当1方向确定后，与1方向垂直的平面方向即为2方向。例如图中CSLIP1和CSHEAR1即为CFRP加固底面的纵向滑移与粘结应力输出变量。

       

         

需要注意的是，ABAQUS粘结滑移输出仅支持对从表面的场输出。因此在相互作用中注意区分主从面。同样，也可在后处理场变量输出中输出单元节点的滑移和粘结力值。

         

注意，此时粘结力值的量纲为应力量纲，其物理意义为粘结面单位面积所受到的粘结力。这与弹簧和连接器的量纲不同，需要特别强调！

       

用户手册指出非线性弹簧可通过变量S11输出弹簧力。因此其后处理也可通过S11分析其粘结力。本案例来源于喵星人课程“ABAQUS快速建立钢筋与混凝土粘结滑移（非线性弹簧单元/连接器单元）”，模型如下图。

通过插件可以快速建立钢筋和混凝土节点间的粘结滑移弹簧，且两者不需要对应网格。在弹簧/阻尼器管理器中建立三个方向的弹簧，本案例中Z方向为滑移方向，在inp文件中完成粘结滑移本构的非线性修改。

在后处理中首先切换到S11场变量，通过创建显示组筛选出粘结滑移弹簧Z-SPRING。

     

此时界面显示所有滑移Z向弹簧，此时仅需在场变量输出中点选所关注的粘结位置输出S11即可。需要注意的是此时S11并不代表X向的粘结力，而是指定弹簧的粘结力，而弹簧具有唯一方向，因此滑移方向也被确定。具体讲解可点击“阅读原文”观看。

     

注意，此时S11量纲为力量纲，其物理意义为该弹簧所受到的指定方向的拉/压力。

       

3.连接器单元

连接器单元必须在历程变量中指定CU和CTF输出滑移和粘结力。本案例同样来源于喵星人课程“ABAQUS快速建立钢筋与混凝土粘结滑移（非线性弹簧单元/连接器单元）”，如下图。

通过插件可以快速建立钢筋和混凝土节点间的粘结滑移连接器，且两者不需要对应网格。并通过设定坐标系、指派粘结滑移属性形成粘结滑移相互作用。假设指定1方向为滑移方向，在历程变量中请求以下输出。

         

但在后处理中由于无法通过场变量输出点，且历程变量无法快速找到指定位置的连接器信息，此时仅需通过查询的方式确定指定连接器的单元ID，并在历程中输出。具体操作可点击“阅读原文”观看。

         

同样，此时CTF的量纲为力量纲，其物理意义为该连接器所受到的指定方向的拉/压力。

           

结语

以上三种粘结滑移类型的后处理方式是专注于各种粘结滑移模拟的喵星人多年项目经验总结。