ABAQUS拉压塑性损伤本构(10版混凝土规范)
ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析
ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析一、本文概述混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，在土木工程中占据了重要地位。
然而，混凝土在受力过程中会出现损伤和塑性变形，这对其静力性能产生显著影响。
为了更深入地理解混凝土的力学行为，并对工程实践提供指导，本文将对ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型进行详细分析。
本文首先简要介绍了混凝土材料的特性以及其在工程中应用的重要性。
接着，阐述了混凝土在受力过程中的损伤和塑性变形的机制，为后续分析提供理论基础。
随后，重点介绍了ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型，包括模型的基本假设、控制方程以及参数的选取。
在此基础上，本文通过实例分析了该模型在静力性能分析中的应用，包括模型的建立、加载过程以及结果的后处理。
本文旨在通过理论分析和实例验证，展示ABAQUS混凝土损伤塑性模型在静力性能分析中的有效性和实用性。
通过本文的研究，读者可以对混凝土的力学行为有更深入的理解，并掌握使用ABAQUS进行混凝土静力性能分析的方法。
这对于提高混凝土结构设计的准确性、优化施工方案以及保证工程安全具有重要意义。
二、混凝土损伤塑性模型理论混凝土作为一种复杂的多相复合材料，其力学行为受到内部微观结构、加载条件以及环境因素等多重影响。
在静力性能分析中，混凝土表现出的非线性、弹塑性以及损伤特性使得对其行为进行准确模拟成为一项挑战。
ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性模型（Concrete Damaged Plasticity Model）旨在提供一种有效的工具，用以描述混凝土在静载作用下的力学响应。
混凝土损伤塑性模型是一种基于塑性理论和损伤力学的本构模型，它结合了塑性应变和损伤因子来描述混凝土的力学行为。
在模型中，损伤被视为一种不可逆的退化过程，通过引入损伤变量来反映材料内部微裂缝的扩展和累积。
这些损伤变量在加载过程中逐渐增大，导致材料的刚度降低和承载能力下降。
该模型通过引入两个独立的损伤变量，分别模拟混凝土在拉伸和压缩状态下的损伤演化。
混凝土塑性损伤
������ ≤ 1
������������ = 1 −
������������ ������������ ������−1 2+������
������ ≥ 1
������������ = ������������/(������������������0)
受拉损伤因子
������������ = 1 −
参考文献
1.《混凝土结构设计规范GB50010-2002》 2.《混凝土结构设计规范GB50010-2010》 3.杨 飞, ABAQUS 混凝土塑性损伤因子计算方法及应用研究 4.张 近, ABAQUS 混凝土损伤塑性模型参数验证 5.秦 浩, ABAQUS 混凝土损伤因子取值方法研究 6. V. Birtel, P. Mark,《Parameterised Finite Element Modelling of RC Beam Shear Failure》
������������
=
(1−������)������������������������������0 ������������+(1−������)������������������������������0
β为塑性应变与非弹性应变的比例系数，
受压时取0.35～0.7
二、混凝土损伤因子的定义和计算方法
������������∗:混凝土的单轴抗压强度；
������������:与������������∗相应的混凝土峰值压应变。
单轴受压的应力-应变曲线
一、混凝土规范中的混凝土本构关系
混凝土单轴受拉的应力-应变曲线方程可按下列公式确定：
当������ ≤ 1时， ������ = 1.2������ − 0.2������6
ABAQUS_混凝土损伤塑性模型_损伤因子
ABAQUS_混凝⼟损伤塑性模型_损伤因⼦混凝⼟损伤因⼦的定义BY lizhenxian271 损伤因⼦的定义损伤理论最早是1958年Kachanov提出来⽤于研究⾦属徐变的。
所谓损伤，是指在各种加载条件下，材料内凝聚⼒的进展性减弱，并导致体积单元破坏的现象，是受载材料由于微缺陷(微裂纹和微孔洞)的产⽣和发展⽽引起的逐步劣化。
损伤⼀般被作为⼀种“劣化因素”⽽结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。
由于损伤的发展和材料结构的某种不可逆变化，因⽽不同的学者采⽤了不同的损伤定义。
⼀般来说，按使⽤的基准可将损伤分为:(1) 微观基准量1,空隙的数⽬、长度、⾯积、体积;2空隙的形状、排列、由取向所决定的有效⾯积。
(2) 宏观基准量1、弹性常数、屈服应⼒、拉伸强度、延伸率。
2、密度、电阻、超声波波速、声发射。
对于第⼀类基准量，不能直接与宏观⼒学量建⽴物性关系，所以⽤它来定义损伤变量的时候，需要对它做出⼀定的宏观尺度下的统计处理(如平均、求和等)。
对于第⼆类基准量，⼀般总是采⽤那些对损伤过程⽐较敏感，在实验室⾥易于测量的量，作为损伤变量的依据。
由于微裂纹和微孔洞的存在，微缺陷所导致的微应⼒集中以及缺陷的相互作⽤，有效承载⾯积由A减⼩为A’。
如假定这些微裂纹和微孔洞在空间各个⽅向均匀分布，A’与法向⽆关，这时可定义各向同性损伤变量D为D= ( A- A’ )/ A事实上，微缺陷的取向、分布及演化与受载⽅向密切相关，因此材料损伤实际上是各向异性的。
为描述损伤的各向异性，可采⽤张量形式来定义。
损伤表征了材损伤是⼀个⾮负的因⼦，同时由于这⼀⼒学性能的不可逆性，必然有0dDdt≥ 2有效应⼒定义Cauchy 有效应⼒张量'σ''//(1)A A D σσσ==-⼀般情况下，存在于物体内的损伤(微裂纹、空洞)是有⽅向性的。
当损伤变量与受⼒⾯法向相关时，是为各向异性损伤;当损伤变量与法向⽆关时，为各向异性损伤。
ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证
ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证一、本文概述本文旨在深入探讨ABAQUS软件中混凝土损伤塑性模型的参数验证。
ABAQUS作为一款功能强大的工程模拟软件，广泛应用于各种复杂结构的力学分析。
其中，混凝土损伤塑性模型是ABAQUS用于模拟混凝土材料行为的重要工具，其参数设置的准确性对模拟结果具有决定性影响。
本文将首先介绍混凝土损伤塑性模型的基本原理和关键参数，包括损伤因子、塑性应变、弹性模量等。
随后，将通过实验数据与模拟结果的对比分析，验证模型参数的准确性和可靠性。
实验数据将来自于标准混凝土试件的力学性能测试，如抗压强度、弹性模量等。
通过对比实验数据与模拟结果，我们可以评估模型参数的有效性，并根据需要进行调整和优化。
本文还将探讨不同参数对模拟结果的影响，包括损伤因子、塑性应变等参数的变化对模拟结果的影响。
这将有助于我们更深入地理解混凝土损伤塑性模型的工作原理，并为实际工程应用提供指导。
本文将总结参数验证的结果和经验教训，并提出改进和优化模型参数的建议。
这些建议将为后续的研究和应用提供参考，有助于提高混凝土损伤塑性模型在ABAQUS软件中的模拟精度和可靠性。
二、混凝土损伤塑性模型概述混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其力学行为在工程设计和分析中占据着重要地位。
然而，混凝土在受力过程中的复杂行为，如开裂、压碎和塑性变形等，使得其力学模型的建立和参数确定成为研究的难点。
ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性模型（Concrete Damaged Plasticity Model）是一种专门用于模拟混凝土在复杂应力状态下的力学行为的模型，该模型综合考虑了混凝土的损伤和塑性行为，能够较为准确地模拟混凝土在实际工程中的受力过程。
混凝土损伤塑性模型主要包括损伤和塑性两部分。
损伤部分主要模拟混凝土在受拉和受压状态下的刚度退化，而塑性部分则负责描述混凝土的塑性变形行为。
模型中还引入了损伤因子，用于描述混凝土在受力过程中的内部损伤程度，该因子随着应力的增加而逐渐增大，从而导致混凝土的刚度逐渐降低。
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混凝土塑性损伤模型
4.5.2 混凝土和其它准脆性材料的塑性损伤模型这部分介绍的是ABAQUS提供分析混凝土和其它准脆性材料的混凝土塑性损伤模型。
ABAQUS 材料库中也包括分析混凝的其它模型如基于弥散裂纹方法的土本构模型。
他们分别是在ABAQUS/Standard “An inelastic constitutive model for concrete,” Section 4.5.1, 中的弥散裂纹模型和在ABAQUS/Explicit, “A cracking model for concrete and other brittle materials,” Section 4.5.3中的脆性开裂模型。
混凝土塑性损伤模型主要是用来为分析混凝土结构在循环和动力荷载作用下的提供一个普遍分析模型。
该模型也适用于其它准脆性材料如岩石、砂浆和陶瓷的分析；本节将以混凝土的力学行为来演示本模型的一些特点。
在较低的围压下混凝土表现出脆性性质，主要的失效机制是拉力作用下的开裂失效和压力作用下的压碎。
当围压足够大能够阻止裂纹开裂时脆性就不太明显了。
这种情况下混凝土失效主要表现为微孔洞结构的聚集和坍塌，从而导致混凝土的宏观力学性质表现得像具有强化性质的延性材料那样。
本节介绍的塑性损伤模型并不能有效模拟混凝土在高围压作用下的力学行为。
而只能模拟混凝土和其它脆性材料在与中等围压条件（围压通常小于单轴抗压强度的四分之一或五分之一）下不可逆损伤有关的一些特性。
这些特性在宏观上表现如下：单拉和单压强度不同，单压强度是单拉强度的10倍甚至更多；受拉软化，而受压在软化前存在强化；在循环荷载(压)下存在刚度恢复；率敏感性，尤其是强度随应变率增加而有较大的提高。
概论混凝土非粘性塑性损伤模型的基本要点介绍如下：应变率分解对率无关的模型附加假定应变率是可以如下分解的：是总应变率，是应变率的弹性部分，是应变率的塑性部分。
应力应变关系应力应变关系为下列弹性标量损伤关系：其中是材料的初始（无损）刚度，是有损刚度，是刚度退化变量其值在0（无损）到1（完全失效）之间变化，与失效机制（开裂和压碎）相关的损伤导致了弹性刚度的退化。
ABAQUS混凝土损伤模型使用说明
1
x=
t
y
图 2 混凝土受压拉应力 -应变关系
y 1.2 x 0.2 x6
当 x 1时
y
x t ( x 1)1.7 x
2
其中： t 0.312 ft ，ft 为混凝土单轴抗拉强度。
过-张模型就是混凝土旧规范（ GB50010-2002）中提出的模型，所有参数的选择都是有据可 依。有了模型下面要做的就是将其编制成 Excel 表格，要用时可依修改某些参数直接变换成 不同强度等级混凝土的本构，达到一劳永逸的效果。 第一步：参数表格化
损伤因子与非弹性应变关系曲线
1.2
1.2
损伤因子 -开裂应变关系曲线
1
1
损伤因子dc
0.6
损伤因子 dt
0.8
0.8
0.6
0.4
0.4
0.2
损伤因子与非弹性应变关系…
0.2
损伤因子- 开裂应变关系曲线
0 0 0.005 0.01 0.015 0.02
0 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001
l
在 abaqus 混凝土损伤塑性模型在取用数据时，并不是我们理论上取受压（拉）塑性阶 段（x 轴去弹性应变）的应变和应力，而取的是屈服应力和非弹性应变：
(a)受压阶段
(b)受拉阶段
非弹性应变跟塑性应变不是一个概念， 受压阶段的非弹性应变和受拉阶段的开裂应变根 据下式计算。塑性应变和非弹性应变之间的相互关系可以通过下图表示：
注意：此时的应力-应变是名义应变应力需要根据下面的公式转换成真实应力 -应变，其实 真实应变转换对最后的影响较小，不进行修改也可，自行决定。
true
（完整版）ABAQUS中的三种混凝土本构模型
（完整版）ABAQUS中的三种混凝土本构模型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 model1、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 RATIOS2、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 SHEAR3、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。