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钢筋混凝土梁的FLAC3D模拟---塑性损伤模型

计算岩土力学

4月前浏览2901

1. 引言

可以使用不同的理论模拟混凝土的破坏过程，例如：

(1) Abaqus

(2) Cosmol

(3) Plaxis

FLAC3D的混凝土模型使用的是基于断裂能量和模量退化的塑性损伤(Plastic-Damage)理论。本文的目的是为了测试FLAC3D官方展示的钢筋混凝土梁的损伤机理。

2. 模型建立

仿照上面的图形建立一个模型，梁的断面为4*4，长度为40，同样在梁上使用了两个集中力，梁下使用了两个简支支座。此外也模仿了图中的钢筋，使用了两根钢筋加固混凝土，钢筋采用的是Cable单元。

3. 混凝土模型

混凝土模型是一个弹塑性的应变软化模型，使用了剪切屈服函数和非关联剪切流动规则。如同调用其它本构模型一样，混凝土模型的使用方法如下：

zone cmodel assign concrete

4. 材料性质

混凝土模型的材料性质如下，使用zone property命令设值。

(1) bulk---体积模量(bulk modulus)

(2) compression-strength---单轴压缩的峰值/最大强度

(3) compression-initial---单轴压缩的初始屈服强度

(4) compression-energy-fracture---单轴压缩状态的断裂能量(fracture energy)

(5) compression-length-reference---单轴压缩状态下的参考(特征)长度

(6) compression-d---压缩损伤参数

(7) dilation---膨胀角

(8) poisson---泊松比

(9) ratio-biaxial---双轴压缩与单轴压缩的初始强度比，通常在1~1.25之间

(10) shear---剪切模量

(11) tension-strength---单轴拉伸强度峰值/最大强度

(12) tension-initial---单轴拉伸初始屈服强度

(13) tension-energy-fracture---单轴压缩状态下的断裂能量

(14) tension-length-reference---单轴拉伸状态下的参考(特征)长度

(15) tension-d---拉伸损伤参数

(16) tension-recovery---拉伸时的刚度恢复参数

(17) young---杨氏模量

5. 模拟结果

(1) 位移

(2) 应变

(3) 轴向力

6. 结束语

可能是模型的单元太少，也可能是参数设置问题，本次试验未能再现出支座上方混凝土的损伤过程。

fish define parameters    global young = 2.1e4  ; MPa    global poisson = 0.18     global Gt = 40e-5     ; MN/m    global Lt = 0.0826    ; m    global fc = 27.6      ; MPa    global ft = 1.48      ; MPa    global Gc = 5690e-6   ; MN/m    global Lc = 0.0826    ; m      global kbc0 = 1.16     global fc0 = 16.04    ; MPa    global ft0 = 1.48     ; MPa     global dc = 700       ; dc    global dt = 4000    ; dtend[parameters]zone create brick size 4 40 4zone cmodel assign concretezone property young [young] poisson [poisson]zone property com-strength [fc] com-initial [fc0] com-energy-fracture [Gc] zone property com-length-reference [Lc] com-d [dc] zone property ten-strength [ft] ten-initial [ft0] tens-energy-fracture [Gt] zone property ten-length-reference [Lt] ten-d [dt]zone property ratio-biaxial [kbc0] ten-recovery 0.2 zone property dilation 20zone face apply vel-z 0 range position-y 5,6 pos-z=0zone face apply vel-z 0 range position-y=34,35 pos-z=0zone face apply vel-z -1e-7 range position-y=15,16 pos-z=4zone face apply vel-z -1e-7 range position-y=25,26 pos-z=4structure cable create by-line (2,4,0.5) (2,36,0.5) ...                                  segments 20structure cable create by-line (3,4,0.5) (3,36,0.5) ...                                  segments 20structure cable property young 3e10 yield-tension 1e8 ...                                    cross-sectional-area 2.0structure cable property grout-stiffness 3e10 ...                                    grout-cohesion 1e10 grout-perimeter 1.0model step [20000]