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钢筋混凝土梁的FLAC3D模拟---塑性损伤模型

时间:2023-12-28 来源: 浏览:

钢筋混凝土梁的FLAC3D模拟---塑性损伤模型

原创 GeotechWu 计算岩土力学
计算岩土力学

GeotechWu

个人工作笔记,起源于几年前特殊时期(2020.05)的课件,着重采矿工程(露天边坡和地下开挖)稳定性、尾矿坝稳定性以及岩土数值模拟,也包括少许地基工程和结构工程方面的内容。

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。 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 ; dt end [parameters] zone create brick size 4 40 4 zone cmodel assign concrete zone 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 20 zone face apply vel-z 0 range position-y 5,6 pos-z = 0 zone face apply vel-z 0 range position-y=34,35 pos-z=0 zone face apply vel-z -1e-7 range position-y = 15,16 pos-z=4 zone face apply vel-z -1e-7 range position-y=25,26 pos-z=4 structure cable create by-line (2,4,0.5) (2,36,0.5) ... segments 20 structure cable create by-line (3,4,0.5) (3,36,0.5) ... segments 20 structure cable property young 3e10 yield-tension 1e8 ... cross-sectional-area 2.0 structure cable property grout-stiffness 3e10 ... grout-cohesion 1e10 grout-perimeter 1.0 model step [20000]

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