(完整版)ABAQUS中的三种混凝土本构模型
abaquscdp本构原理
abaquscdp本构原理
ABAQUS的CDP（Concrete Damaged Plasticity）模型是一种混凝土本
构关系模型，用于描述混凝土的非弹性行为。
该模型通过将各向同性下损伤弹性与拉伸和压缩塑性相结合的方式来描述混凝土的非弹性行为，适用于模拟混凝土在任意荷载作用下的受力情况。
CDP模型考虑了由于拉、压塑性
应变导致的弹性刚度的退化以及循环荷载作用下刚度的恢复，具有较好的收敛性。
CDP模型采用混凝土在单轴受力状态下的应力和非弹性应变，这里的非弹
性应变是根据混凝土的单轴应力-应变关系（混凝土本构关系）换算出来的。
混凝土本构关系有3种：GB《混凝土结构设计规范》欧洲规范、Kent-Park 模型。
CDP模型中，混凝土材料的弹性模量E c 可通过结构试验进行实测，也可以查表，也可以根据下式进行计算：E c = 10^5 × + ( / f cu , k)。
其中，fcu，k为混凝土的峰值抗压强度。
此外，CDP模型本构曲线末尾段的选取，对滞回曲线下降段的影响较大。
为了验证所编子程序的合理性与正确性，可以选用具体的有限元模型进行验证。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅ABAQUS软件相关书籍或咨询软件专家。
基于ABAQUS显式分析梁单元混凝土材料模型开发及应用
基于ABAQUS显式分析梁单元混凝土材料模型开发及应用王鸿斌;叶献国;蒋庆;种迅;吴明【摘要】为准确合理模拟钢筋混凝土构件在大震作用下的地震反应,利用大型通用有限元软件ABAQUS提供的用户材料子程序VUMAT接口,开发了能够用于显式分析的梁单元混凝土材料本构模型.讨论了适用于ABAQUS显式分析的钢筋混凝土构件梁单元构建方法及求解拟静力和动力问题所采用的技术措施.利用所开发的材料模型,通过动力显式分析对大量试验进行了非线性数值模拟分析,并与试验结果进行比较,验证了本构模型和建模方法的可靠性.结果表明,基于ABAQUS软件所开发的混凝土材料模型具有较高的精度和较为广泛的适用性,能够较精确地模拟钢筋混凝土构件在弯矩及弯矩和轴力共同作用下的非线性行为,可以作为下一步研究的基础.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2016(032)004【总页数】7页(P51-57)【关键词】纤维梁单元;ABAQUS;混凝土本构;有限元【作者】王鸿斌;叶献国;蒋庆;种迅;吴明【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州510640;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009【正文语种】中文钢筋混凝土结构在强震作用下通常会进入弹塑性阶段，对于高层建筑，采用小震作用下的弹性设计分析方法既无法真实反映结构的地震反应，也不能保证满足我国现行抗震规范［1］规定的“大震不倒”的性能要求。
抗震规范和高层建筑规范［2］都对复杂高层建筑在罕遇地震下的弹塑性时程分析做了规定。
随着计算机技术的飞速发展，有限元软件如ANSYS、MSC.MARC和ABAQUS等已经在结构分析中得到了广泛运用。
在隐式分析程序中，强非线性情况下，材料的退化和失效常常导致收敛困难，同时在分析大型结构时由于需要大量的迭代，亦会导致计算成本加大。
ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型共3篇
ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型共3篇ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型1在ABAQUS中，梁单元是一种经常用于模拟混凝土和钢筋梁的元素。
它使用线性或非线性混凝土本构模型和钢筋本构模型来描述材料的行为，并考虑梁单元在三个方向上的应力和应变。
混凝土本构模型:ABAQUS提供了多个混凝土本构模型，它们可以用于描述混凝土的本构行为。
其中一个常用的模型是Mander本构模型，它考虑了混凝土的三个不同阶段的行为：1. 压缩阶段: 混凝土在受到压缩时会逐渐变硬，所以Mander模型使用一个非线性的应力-应变关系来描述混凝土的压缩行为。
该模型使用三个参数来描述混凝土在不同应变范围内的硬化行为。
2. 弯曲-拉伸阶段: 当混凝土受到弯曲或拉伸时，会发生一些微小的裂缝，导致其变得更容易受到破坏。
因此，Mander模型采用一个渐进应力-应变关系来描述混凝土的弯曲和拉伸行为。
该模型也使用三个参数来描述不同应变范围内的弯曲和拉伸行为。
3. 破坏阶段: 当混凝土受到极大应力时，会发生破坏。
为了模拟破坏行为，Mander模型使用两个参数来描述混凝土的弹性模量和极限应变。
当混凝土受到超过极限应变的应变时，该模型将输出一个非常大的应力值，这意味着梁单元已经破坏。
钢筋本构模型:ABAQUS也提供了多个钢筋本构模型。
其中一个常用的模型是多屈服弹塑性模型，它考虑了钢筋的应力-应变关系的多个拐点：1. 弹性阶段: 在应力小于屈服强度时，钢筋的行为是弹性的。
因此，多屈服弹塑性模型使用一个线性应力-应变关系来描述弹性阶段的行为。
2. 屈服阶段: 当钢筋的应力达到屈服强度时，它的行为将开始变得非线性。
因此，多屈服弹塑性模型使用一个拐点来描述屈服后的应力-应变关系。
该模型使用一组参数来描述每个拐点的应力和应变差。
3. 再次弹性阶段: 当钢筋的应变超过屈服点后，它的应变-应力关系将再次变得线性。
多屈服弹塑性模型也考虑了这个阶段的行为。
ABAQUS钢筋混凝土损饬塑性模型有限元分析
ABAQUS钢筋混凝土损饬塑性模型有限元分析发表时间：2009-10-12 刘劲松刘红军来源：万方数据钢筋混凝土材料，是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。
随着计算机和有限元方法的发展，有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。
由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点，这种分析方法已经广泛用于实际工程中。
然而，要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料，是不容易的，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。
但是迄今为止，还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。
ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其在非线性分析方面的巨大优势，获得了广大用户的认可，在结构分析领域的应用趋于广泛。
本文把规范建议的混凝土本构关系，应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。
1 混凝土损伤塑性模型ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。
它提供了三种混凝土本构模型：混凝土损伤塑性模型，混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explicit中的混凝土开裂模型。
其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合，它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。
这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。
2 模型材料的定义2.1 混凝土的单轴拉压应力-应变曲线本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线，其应力应变关系可由函数表达式定义。
2.2 钢筋的本构关系钢筋采用本构关系为强化的二折线模型，无刚度退化。
折线第一上升段的斜率，为钢筋本身的弹性模量，第二上升段为钢筋强化段，此时的斜率大致可取为第一段的1/100。
2.3 损伤的定义损伤是指在单调加载或重复加载下，材料性质所产生的一种劣化现象，损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。
材料的损伤状态，可以用损伤因子来描述。
根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。
Abaqus混凝土材料模型解读与参数设置
Abaqus混凝土材料塑性损伤模型浅析与参数设置【壹讲壹插件】欢迎转载，作者：星辰-北极星，QQ群：431603427Abaqus混凝土材料塑性损伤模型浅析与参数设置 (1)第一部分：Abaqus自带混凝土材料的塑性损伤模型 (2)1.1概要 (2)1.2学习笔记 (2)1.3 参数定义与说明 (3)1.3.1材料模型选择：Concrete Damaged Plasticity (3)1.3.2 混凝土塑性参数定义 (3)1.3.3 混凝土损伤参数定义： (4)1.3.4 损伤参数定义与输出损伤之间的关系 (4)1.3.5 输出参数： (4)第二部分：根据GB50010-2010定义材料损伤值 (5)第三部分：星辰-北极星插件介绍：POLARIS-CONCRETE (6)3.1 概要 (6)3.2 插件的主要功能 (6)3.3 插件使用方法： (6)3.3.1 插件界面： (6)3.3.2 生成结果 (7)3.4、算例： (9)3.4.1三维实体简支梁模型说明 (9)3.4.2 计算结果： (9)第一部分：Abaqus自带混凝土材料的塑性损伤模型1.1概要首先我要了解Abaqus内自带的参数模型是怎样的，了解其塑性模型，进而了解其损伤模型，其帮助文档Abaqus Theory Manual 4.5.1 An inelastic constitutive model for concrete讲述的是其非弹性本构，4.5.2 Damaged plasticity model for concrete and other quasi-brittle materials则讲述的塑性损伤模型，同时在Abaqus Analysis User's Manual 22.6 Concrete也讲述了相应的内容。
1.2学习笔记1、混凝土塑性损伤本构模型中的损伤是一标量值，数值范围为（0无损伤~1完全失效[对于混凝土塑性损伤一般不存在]）；2、仅适用于脆性材料在中等围压条件（为围压小于轴抗压强度1/4）；3、拉压强度可设置成不同数值；4、可实现交变载荷下的刚度恢复；默认条件下，由拉转压刚度恢复，由压转拉刚度不变；5、强度与应变率相关；6、使用的是非相关联流动法则，刚度矩阵为非对称，因此在隐式分析步设置时，需在分析定义other-》Matrix storate-》Unsymmetric。
ABAQUS钢筋混凝土有限元分析
ABAQUS钢筋混凝土有限元分析发表时间：2009-10-12 刘劲松刘红军来源：万方数据钢筋混凝土材料，是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。
随着计算机和有限元方法的发展，有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。
由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点，这种分析方法已经广泛用于实际工程中。
然而，要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料，是不容易的，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。
但是迄今为止，还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。
ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其在非线性分析方面的巨大优势，获得了广大用户的认可，在结构分析领域的应用趋于广泛。
本文把规范建议的混凝土本构关系，应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。
1 混凝土损伤塑性模型ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。
它提供了三种混凝土本构模型：混凝土损伤塑性模型，混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explicit中的混凝土开裂模型。
其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合，它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。
这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。
2 模型材料的定义2.1 混凝土的单轴拉压应力-应变曲线本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线，其应力应变关系可由函数表达式定义。
2.2 钢筋的本构关系钢筋采用本构关系为强化的二折线模型，无刚度退化。
折线第一上升段的斜率，为钢筋本身的弹性模量，第二上升段为钢筋强化段，此时的斜率大致可取为第一段的1/100。
2.3 损伤的定义损伤是指在单调加载或重复加载下，材料性质所产生的一种劣化现象，损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。
材料的损伤状态，可以用损伤因子来描述。
根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。
abaqus混凝土本构解析
Copyright 2002 Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc.
Overview of ABAQUS Version 6.3
介绍
加强筋（REBAR）选项提供非常全面的几何设计： Rebar可以是单独的筋，也可以是夹层，加强筋和夹层 的方向是任意的
可以加载初始应力，初始应力可以为“pre-tensioned” (灌浆前后都可以) 也可以为“post-tensioned” (通常无灌 浆).
高压 (equivalent pressure stress many times larger than uniaxial compression failure stress) 混凝土的压碎(crushing) 是主导行为
大荷载 (非弹性) 单调荷载、循环荷载都可以
Copyright 2002 Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc.
Triaxial concrete behavior
Chen (1982)
Copyright 2002 Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc.
Ov
Mechanical Behavior of Plain Concrete
Overview of ABAQUS Version 6.3
Mechanical Behavior of Plain Concrete
混凝土双轴强度包络图
Biaxial strength envelope of concrete
Kupfer et al. (1969)
Failure modes of biaxially loaded concrete
abaqus参数报告
断裂模拟方法：一.弥散裂缝模型弥散裂缝模型也可以称为分布裂缝模型,是在年提出的`叫。
此模型假设当单元的最大主应力超过混凝土抗拉强度时,单元在最大主应力垂直的方向形成无数平行的微裂纹如图一所示。
单元发生损伤,需对单元的本构矩阵进行调整。
弥散裂缝模型认为开裂的混凝土还具有一定的连续性,将实际的裂缝“弥散”到整个单元中。
在第一条裂缝出现后,认为混凝土变成了一种“正交异性体”。
裂缝不是离散的或单个的。
此模型一开始认为,当单元开裂时,沿裂纹面垂直方向的应力立刻为零,裂纹面垂直方向与裂纹面切线方向失去了任何抵抗拉应力、剪应力的能力,而另外方向的刚度不变,如果三个方面都发生开裂,则认为这个单元完全失效。
因而单元的弹性矩阵为零。
后来人们发现混凝土开裂后,由于裂纹面颗粒与颗粒之间的相互叹合,裂纹面的抗拉能力并不立即降为零,并且裂纹面还具有一定的抗剪能力。
并且,应力应变曲线具有明显的下降阶段。
于是在本构模型中引进了剪力传递系数,它反映了骨料咬合作用,并且考虑开裂的受拉软化特性,在应变可加性基础上建立开裂单元的本构关系,得到有多条、固定裂纹的单元本构关系或考虑最大主应力方向在加载过程中不断改变的旋转裂纹模型、考虑材料塑性的弹塑性断裂模型。
因为此类模型只需改变开裂单元的本构关系,无须改变单元形式或重新划分单元网格,因此,广泛使用于混凝土结构断裂模拟。
,提出裂缝带模型和非局部连续模型,引入裂缝带、断裂能概念,减少了单元尺寸的影响。
但裂缝带模型假设断裂过程区的宽度是单元的宽度与实际不符。
非局部连续模型的物理意义不明确,且只针对工型张开型裂缝。
二.据北建工一常使用损伤模型的学生说，用损伤模型模拟效果也不错。
《混凝土抗压强度与断裂参数尺寸效应的数值模拟研究》三.《混凝土塑性弥散裂缝模型和应用》混凝土梁的尺寸为600 mm×180 mm ×100 mm［3］，2 个支撑点间长度为500 mm，载荷作用点离左端支撑点距离为175 mm，预设在混凝土梁上的裂缝深度为30 mm，见图1．试验中混凝土参数属性见表1．四.ABAQUS中的混凝土模型开裂问题应用弥散裂纹模型。
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ABQUS中的三种混凝土本构模型
ABAQUS 用连续介质的方法建立描述混凝土模型不采用宏观离散裂纹的方法描述裂纹的水平的在每一个积分点上单独计算其中。
低压力混凝土的本构关系包括：
Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard)
Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit)
Concrete Damage plasticity model
高压力混凝土的本构关系：
Cap model
1、ABAQUS/Standard中的弥散裂缝模型Concrete Smeared cracking model (ABAQUS/Standard)：——只能用于ABAQUS/Standard中
裂纹是影响材料行为的最关键因素，它将导致开裂以及开裂后的材料的各向异性
用于描述：单调应变、在材料中表现出拉伸裂纹或者压缩时破碎的行为
在进行参数定义式的Keywords：
*CONCRETE
*TENSION STIFFENING
*SHEAR RETENTION
*FAILURE RATIOS
2、ABAQUS/Explicit中脆性破裂模型Concrete Brittle cracking model (ABAQUS/Explicit) ：
适用于拉伸裂纹控制材料行为的应用或压缩失效不重要，此模型考虑了由于裂纹引起的材料各向异性性质，材料压缩的行为假定为线弹性，脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大时失效。
在进行参数定义式的Keywords
*BRITTLE CRACKING,
*BRITTLE FAILURE,
*BRITTLE SHEAR
3、塑性损伤模型Concrete Damage plasticity model：
适用于混凝土的各种荷载分析，单调应变，循环荷载，动力载荷，包含拉伸开裂(cracking)和压缩破碎(crushing)，此模型可以模拟硬度退化机制以及反向加载刚度恢复的混凝土力学特性
在进行参数定义式的Keywords：
*CONCRETE DAMAGED PLASTICITY
*CONCRETE TENSION STIFFENING
*CONCRETE COMPRESSION HARDENING
*CONCRETE TENSION DAMAGE
*CONCRETE COMPRESSION DAMAGE。