ABAQUS和DIANA关于混凝土本构模型的讨论

yejet

最近正在做一些钢筋混凝土的算例,有了些体会和感想,整好Simwe上有朋友提起,
遂写出来与大家探讨.不对之处,还望请熟悉DIANA不要见笑并多多指教,谢谢

因Simwe好像最近只有注册后方能浏览???故在此贴出.


zftj wrote:
由于钢筋的存在，通常混凝土开裂后，刚度不会马上失去，有一个软化的过程，通常国内叫拉伸强化(tension stiffening)。ABAQUS中有两个办法模拟这个过程，一是基于应变的，一个是基于位移的。

基于应变的例子如下：
*Tension Stiffening
1., 0.
0., 0.002
其中数字意义可见keyword manual，有一点值得注意是，如何确定应变多少时候，强度完全丧失。个人觉得一个原则是，这个应变至少要小于混凝土中rebar的屈服应变，否则就不现实了（ASCE Structural Engineering 上一篇文章竟然把这个值设成 0.1）。值得注意的是，这个值设小的话，分析很难收敛。

基于位移的方法，实际上是一个断裂释放的能量的概念。在abaqus中只有线性软化的模型。在diana中软化模型就多了，好几种。通过释放能量的值，很容易算出critical length。用这个critical length去除单元的特征长度，就可以得到critical strain了。但是如果确定这个能量？ABAQUS中只给了个通常的值。

在DIANA manual (http://eng.snu.ac.kr/down/on-line-documents/diana/) Material library中的17.2.8 Basic Material Parameters via Code Regulations 介绍了欧洲规范提供的计算断裂释放能量的方法，值得参考。


最近我也在研究这个问题.

实际上，*Tension Stiffening对于素混凝土结构也是存在的,只是其影响不如钢筋混凝土结构这麽大和这麽明显.

通过对Data Line插值,ABAQUS实际上可以引入任何形式的Tension Stiffening.正如你所说,在Diana中,critical strain的确定与抗拉断裂能Gf有关.然而,Gf如何获得是个问题,钢筋混凝土和混凝土的Gf是不一样的,而且,一旦确定了抗拉断裂能Gf,在ABAQUS中同样可以确定critical strain的大小,其方法和DIANA中是完全一致的.

事实上,这种方法都源于Hillerberg 1976年那篇著名的文章,Crisfield也对此问题进行了详细的研究.

在ABAQUS中提供了三种混凝土本构模型, 其中Smeared crack model能够同时模拟混凝土受拉和受压控制的混凝土结构, 而Cracking model则不考虑混凝土的受压非线性, damaged plasticity的用途较广,但参数较多.

Diana中提供的混凝土本构模型相对较多,毕竟这是它的看家本领.它的Multi-directional fixed crack和ABAQUS中的Smeared crack model和Cracking model基本类似,只是在受拉方面提供了更多的Tension Stiffening选项,同样,在受压方面,则提供了不考虑非线性,理想屈服,Von-Mises塑性,Mohr-Column塑性和Drucker-Prager塑性等,而ABAQUS的Smeared crack model则只提供了Mohr-Column塑性,但是众所周知,对于混凝土受压而言,一般也只适合采用Mohr-Column塑性(Drucker-Prager是Mohr-Column的光滑近似),因此,在此模型上,二者基本上是等同的,当然,可能Diana的收敛性可能会稍好一些,目前还在继续考察中.

另外,Diana中还提供了所谓的Total strain based crack model,包括Rotating,Fixed, Nonorthgoner等,这些实际上都是所谓的非线性弹性模型,目前似乎还无法像ABAQUS中的damaged plasticity哪样能够考虑卸载以后的不可恢复变形, 尤其是Rotating模型实际上就是加拿大多伦多大学的Vecchio提出的MCFT模型,我曾对此模型做过相当长一段时间的关注.

总体来说,DIANA中的混凝土模型选项较多,而ABAQUS中的混凝土模型则比较注重其适用性.我曾经计算过一个钢筋混凝土简支梁的算例,在同样的参数取值下,二者的计算结果是非常接近的.

然而,除了采用Total strain based crack model的模型由于不涉及到塑性求解其收敛性是可以保证的,似乎DIANA中Smeared crack model的数值收敛性较ABAQUS稍好,ABAQUS计算经常会出现所谓的Plasticity/Creep算法不收敛的警告导致计算不收敛,其具体原因是由于参数取值不合理还是算法的问题,目前还需要进一步确认.

另外,二者都可通过User Subroutine对混凝土的本构模型进行方便的扩充,其过程也是类似的,似乎只是变量名称不同而已??

来自：likuiming收集的资料

狼跃冲顶

楼主介绍的太详细了 可否在介绍一些关于diana方面的例子啊，我也是做节点分析的，发现abaqus没有diana好用