ABAQUS弹塑性分析
ABAQUS接触分析
ABAQUS接触分析
在接触分析中，ABAQUS可以模拟两个或多个物体之间的力学接触行为，并计算出接触面上的接触力、接触压力分布等关键参数。
对于弹性材料，ABAQUS使用接触算法来离散表示接触面，通过求解相应的接触力方程来计算接触力。
对于非弹性材料，ABAQUS使用弹塑性粘弹塑性接触法来模拟接触行为。
在使用ABAQUS进行接触分析时，首先需要定义接触面的集合以及相应的接触属性。
接触面可以由点、线、面或体素集表示。
接触属性包括摩擦系数、弹性刚度、硬化指数等。
然后，需要指定接触算法以及公式，用于计算接触力和接触面的位移。
接下来，需要定义物体的材料属性和边界条件。
材料属性包括弹性模量、屈服强度等。
边界条件包括约束条件、加载条件等。
在进行接触分析时，需要确保物体的几何形状和网格划分是准确和合适的。
完成模型的设置后，可以进行求解计算。
ABAQUS通过迭代方法求解非线性方程组，得到接触力和接触面的位移解。
求解完毕后，可以进行结果的后处理，包括接触力分布的可视化、接触面的位移和应变分布等。
总之，ABAQUS接触分析是一种重要的模拟方法，可以帮助工程师和科学家研究不同物体之间的力学接触行为。
通过合理设置模型参数和边界条件，结合强大的求解算法，ABAQUS可以提供精确和可靠的接触力和位移解，为工程设计和科学研究提供有力的支持。
弹塑性分析输出结果解读
（一）时程法的规范规定
• 目的：补充计算（5.1.2-3）。 • 范围：高度和跨度（5.1.2-3，5，6）。 • 地震有效峰值加速度EPA：（5.1.2-3）
由αmax反算，EPA = αmax/ β , 统一取 β = 2.25。
（二）输入地震波准则
• 地震波数量：3组，取包络；7组，取平均。 • 选波原则：按场地类别和地震分组选择，平均地震影响系数曲线与规
40
US033 30
20
40
10
30
US031
0
20
加速度（gal）
10 -10
0 -20
-10
-4300
U-2S0032
-34000
20
40
60
80-30 100
20
t (sec)
-40
（三）常用软件
• Abagus • Perform-3D • Etabs • Midas • LS-Dyna • Sausage • Marc
大震/小震 •地震作用:4 ～ 7倍（烈度9 ～ 6） •基底剪力3 ～ 5倍？ •楼层位移（角） 3 ～ 5倍？
大震弹塑性/大震弹性 •顶点位移时程曲线（结构刚度退化） •基底剪力时程曲线
利科•西安国际金融中心（Abaqus）
塔楼是一栋以高端写字楼为主的商务综合体， 高度349.7m，地上75层。 裙房共3层，为配套的商业和餐饮，裙房与主 楼在地上部分设缝脱开。 地下共4层，为配套用房及车库，地下部分不 设缝。
2014.09.01
标准层平面布置
塔楼标准层主要功能为办公。
加速度（gal）
范曲线在统计意义上相符，小震和大震地震波不同（反应谱Tg不同）。 • 地震波检验：结构主向，底部总剪力满足：
ABAQUS-UMAT弹塑本构二次开发的实现(参照类别)
摘 要 .........................................................................................................................................I ABSTRACT ............................................................................................................................ II 1. 绪论 ................................................................................................................................... 1
1.1. 课题的研究背景..................................................................................................... 1 1.2. 本文的研究内容和方法......................................................................................... 2 2. 基于 ABAQUS 软件的二次开发..................................................................................... 3 2.1. ABAQUS 介绍 ....................................................................................................... 3 2.2. ABAQUS 各模块简介 ........................................................................................... 3 2.3. ABAQUS 的二次开发平台.................................................................................... 5 2.4. ABAQUS 的二次开发语言.................................................................................... 6 3. 用户材料子程序 UMAT................................................................................................... 8 3.1. UMAT 开发环境设置 ............................................................................................ 8 3.2. UMAT 注意事项 .................................................................................................... 9 3.3. UMAT 接口的原理 ............................................................................................... 10 3.4. UMAT 的使用方法 ............................................................................................... 13 4. 材料非线性问题 ............................................................................................................. 14 4.1. 材料的弹塑性本构关系....................................................................................... 14 4.2. 非线性有限元算法理论....................................................................................... 18 4.3. 增量理论常刚度法公式推导............................................................................... 21 4.4. 增量理论切线刚度法公式推导........................................................................... 22 5. UMAT 程序设计和编码 ................................................................................................. 26 5.1. 本构关系描述....................................................................................................... 26 5.2. 常刚度法程序设计............................................................................................... 28 5.3. 常刚度法程序编码............................................................................................... 30 5.4. 切线刚度法程序设计........................................................................................... 33 5.5. 切线刚度法程序编码........................................................................................... 37 5.6. 程序的调试........................................................................................................... 40
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学习总结(二)
第十章1、延性材料的塑性材料的塑性行为由材料的屈服点和后屈服硬化来描述。
已屈服了的延性金属的弹性刚度会随着卸载而恢复。
通常材料的屈服极限会在发生了塑性变形后而提高：这种性质被称为工作硬化。
金属塑性的另外一个重要特性是，材料的非弹性变形部分是接近不可压缩的，在abaqus 真实应力与真实应变的输入中考虑了这种效果，这种效果会给在弹塑性模拟中单元的选取增加一定的限制。
描述材料的塑性行为的方法应该要不因实验试件的几何形状、加载方式（如压缩与拉伸）和应力应变的测量方式的不同而不同。
以此abaqus中采用真实应力应变来替代名义应力应变来描述材料的塑性行为。
2、由名义应力应变计算真实应力应变当时，压缩和拉伸中应变才会相同，因此：，其中l为目前的长度，l0为原始长度，ε为真实应变。
真实应力为：其中F为材料承受的力，A为当前面积。
延性计算在有限变形下，压缩与拉伸有着相同的真实应力应变曲线。
真实应力和名义应力通过考虑塑性变形的不可压缩特性而得出，并且假设弹性也是不可压缩的（对单元的选择有影响）。
其中与相等真实塑性应变的计算公式为：其中为真实应变，真实弹性应变，真实塑性应变，σ为真实应力，E弹性模量。
3、为了提高计算效率，Explicit计算中，abaqus会把材料数据规则化。
材料数据可以是温度、外场和内部状态变量，比如塑性变形的函数。
在计算过程中的每个状态材料性质必须通过差值法来得到，为了提高计算效率，abq/Explicit将原始输入曲线规则化为应变等距的曲线。
允许误差为3%，最大差值点为200个。
输入数据的最小间距相比应变范围来说太小，数据规则化会有困难，因此在输入的时候要注意这一点。
4、金属材料塑性变形的不可压缩性给弹塑性模拟中单元的选择造成了一定的限制条件。
材料的不可压缩性为给单元添加了动力学约束，单元积分点间的体积必须保持常数。
在某些类型的单元中这种不可压缩性可能使单元过约束。
二阶完全积分实体单元非常容易在模拟不可压缩材料是参数体积自锁，应该避免使用。
动力弹塑性分析方法及其在结构设计中的应用
计算软
件
MIDAS Gen
PERFORM-3D
STRAT
不同软件弹塑性应用特点比较
表4
ABAQUS
LS-DYNA
材料模 型 梁柱 构件
剪力墙 构件
采用软件自带的材料模型
塑性铰或者纤维单元
需要进行等代 单向或者双向纤维
处理
宏单元
纤维单元
面内分块纤维 单元
自定义材料子程 序
纤维单元
非线性分层壳
软件自带或者用户二次开发 集中塑性铰或纤维模型
工程问题 动力弹塑性分析
多尺度分析 数值风洞模拟 连续倒塌模拟
结构专业 仿真软件 ABAQUS
PERFORM-3D ANSYS
Midas Gen FLUENT/CFX MSC.MARC
商业软件在工程领域的应用
表1
建筑专业
工程问题
仿真软件
建筑能耗
PHOENICS
声、光环境
烟雾扩散 人员疏散
RAYNOISE
（1）或
即结构分别承受两种激励——地面加速度
和外力=
——的运动方程是相同的。
2.3 基于ABAQUS软件的数值模型
在ABAQUS软件中，梁柱等单元一般都采用内置的纤维梁单元直接模拟（图4）。对于单积分点纤 维单元，单元长度的划分受塑性区长度限制。而显式分析的时间步长受单元长度影响，对于梁端、柱 端，其划分长度接近截面高度，此时积分步长达到了10-5s量级。如采用集中塑性铰模型，则单元长度不 再受限于塑性区。以LS-DYNA软件为例，对于梁、柱构件仅采用两个单元，就可以模拟跨中、端部塑性 发展，此时积分步长可以达到10-4s量级。
注： 为刚度矩阵； 为阻尼矩阵； 向量； 为节点加速度向量。
建筑结构弹塑性分析方法简介
弹塑性分析方法静力弹塑性分析（PUSH-OVER ANAL YSIS）方法也称为推覆法，该方法基于美国的FEMA-273抗震评估方法和A TC-40报告，是一种介于弹性分析和动力弹塑性分析之间的方法，其理论核心是“目标位移法”和“承载力谱法”。
弹塑性时程分析方法将结构作为弹塑性振动体系加以分析，直接按照地震波数据输入地面运动，通过积分运算，求得在地面加速度随时间变化期间内，结构的内力和变形随时间变化的全过程，也称为弹塑性直接动力法。
1引言《建筑抗震设计规范》5.5.2条规定，对于特别不规则的结构、板柱－抗震墙、底部框架砖房以及高度不大于150m的高层钢结构、7度三、四类场地和8度乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构宜进行弹塑性变形验算。
对于高度大于150m的钢结构、甲类建筑等结构应进行弹塑性变形验算。
《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13条也规定，对于B级高度的高层建筑结构和复杂高层建筑结构，如带转换层、加强层及错层、连体、多塔结构等，宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。
历史上的多次震害也证明了弹塑性分析的必要性：1968年日本的十橳冲地震中不少按等效静力方法进行抗震设防的多层钢筋混凝土结构遭到了严重破坏，1971年美国San Fernando 地震、1975年日本大分地震也出现了类似的情况。
相反，1957年墨西哥城地震中11～16层的许多建筑物遭到破坏，而首次采用了动力弹塑性分析的一座44层建筑物却安然无恙，1985年该建筑又经历了一次8.1级地震依然完好无损。
可以看出，随着建筑高度迅速增长，复杂程度日益提高，完全采用弹性理论进行结构分析计算和设计已经难以满足需要，弹塑性分析方法也就显得越来越重要。
2静力弹塑性分析计算方法(1) 建立结构的计算模型、构件的物理参数和恢复力模型等；(2) 计算结构在竖向荷载作用下的内力；(3) 建立侧向荷载作用下的荷载分布形式，将地震力等效为倒三角或与第一振型等效的水平荷载模式。
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ABAQUS弹塑性分析
简介
ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，广泛应用于工程领域。
它可以进行多
种类型的分析，包括线性弹性分析、非线性分析以及弹塑性分析等。
本文将重点介绍ABAQUS中的弹塑性分析。
弹塑性分析概述
弹塑性分析是指在加载过程中，材料同时存在弹性和塑性变形的情况下进行的
分析。
相对于只考虑弹性变形的分析方法，弹塑性分析可以更加准确地描述材料的行为。
ABAQUS是一款强大的工具，提供了多种弹塑性材料模型以及相应的分析设置。
弹塑性材料模型
ABAQUS中常用的弹塑性材料模型包括：
1.von Mises模型 von Mises模型是最常用的塑性材料模型之一，它基
于等效应力假设，适用于各向同性的材料。
在ABAQUS中，可以通过指定材
料的屈服应力和硬化规律来定义von Mises模型。
2.Drucker-Prager模型Drucker-Prager模型适用于非各向同性的材料，
特别是岩土材料。
它考虑了材料的摩擦和内聚力特性，可以模拟材料的塑性和蠕变行为。
3.Mohr-Coulomb模型 Mohr-Coulomb模型也是一种常用的非各向同
性材料模型，适用于岩石等材料。
它考虑了材料的内聚力和摩擦特性。
以上只是ABAQUS中的部分弹塑性材料模型，用户可以根据具体材料的性质选择合适的模型。
弹塑性分析设置
进行弹塑性分析时，需要在ABAQUS中进行相应的分析设置。
以下是一些常见的设置：
1.材料属性定义在ABAQUS中，需要指定材料的弹性模量、泊松比以
及塑性相关参数等。
根据选择的弹塑性材料模型，还需要指定其特定的参数。
2.加载条件弹塑性分析通常需要施加外部载荷或变形条件。
可以通过
定义荷载和边界条件来实现。
ABAQUS提供了多种类型的荷载和边界条件，用户可以根据实际情况进行选择。
3.收敛准则弹塑性分析是一个迭代过程，在每次迭代中需要检查计算
的收敛性。
ABAQUS提供了多种收敛准则，用户可以根据需要选择适合的准则。
弹塑性分析案例
为了更好地理解ABAQUS中的弹塑性分析，以下将给出一个简单的案例。
假设有一个钢材构件，在受到外部荷载作用时需要进行弹塑性分析。
首先，在ABAQUS中定义钢材的弹性模量和屈服应力。
然后，通过施加荷载和边界条件来模拟实际加载情况。
在分析过程中，可以观察到材料发生的塑性变形，并获取各个节点的应力和应变信息。
通过分析结果，可以评估钢材结构的强度和变形性能。
结论
ABAQUS是一款强大的有限元分析软件，提供了丰富的弹塑性分析功能。
通过
合理设置材料模型和分析参数，可以更准确地模拟材料的弹塑性行为。
弹塑性分析可以帮助工程师更好地理解材料的变形特性，并指导工程设计的优化和改进。
以上是对ABAQUS弹塑性分析的简要介绍，希望对您有所帮助。