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1、看本例题之前，请务必先找着文献1中P75P101中提供的例题完全照做一遍，以熟悉基本的操作流程。下面是本例题的操作过程，模拟一片砌体墙片的滞回实验。第一步：模型部件的建立 进入ABAQUS（中文版），在左方菜单中，选择“部件”，鼠标右键点击一下，选择“创建”，进入模型的部件创建菜单。模型中往往有一个或者多个部件构成。如图1，设定部件名称，其他选项如图1所示。图1然后中间的主操作界面出现，如图2。此平面默认的在平行于计算机显示器的方向为XY平面，我们如图2，按照现实中墙体立面的尺寸画出墙体立面框，然后点击“完成”，弹出的菜单如图3.图2图3此处的“深度”一项就是设定墙体部件的厚度，输入0.24（
2、墙体厚度0.24m），点击确定。于是得到了墙体部件的基本视图如图4所示。同理，依样设定加载梁的尺寸，得到加载梁部件。这样，第一步部件尺寸设定就完成了。图4第二步：部件使用材料的设定加载梁使用c50混凝土，砌体使用与实验相对应的材料参数。由于模拟是针对砌体，所以不考虑加载梁的塑性，因此加载梁只设定密度和弹性。而砌体则以混凝土塑性损伤本构模型来模拟，要设定密度、弹性、混凝土损伤塑性。以上内容中混凝土材料参数的设定参见资料2，砌体材料参数的设定参见资料3。第三步：将材料属性赋予模型设定了材料参数后，还要对将材料参数“赋予”模型。其操作菜单如图5图5首先建立两个界面SECTION-1和SECTION-
3、2如图5左边红框所示，将两种材料（C50混凝土与砌体材料）“注入”SECTION-1和SECTION-2中，然后点击右边红框中的图标，选择截面所要“赋予”的对象，即可完成材料参数赋予模型的操作。第四步：安装配件在第一步谁定好了部件后，实际上部件就像积木玩具的各个零件一样还是零散分开的，这时候，就要使用装配件功能如图6所示。图6用得较多的是红框中两个移动功能，非常简单，就是通过在空间坐标系中将部件平移到正确的位置即可。第五步：设置分析步在模拟滞回曲线实验的拟静力计算中，因为需要循环加载时反复推拉形成的，所以在模拟的时候需要设定多个分析步。而单纯的静力计算则只需一步就可以完成。分析步的设定如图7所
4、示，本次模拟一共设定了12个分析步，即表示反复推拉的模拟次数一共12次。在设定分析步的过程中，将分析步的属性定为“静力、通用”。除了自定义的12步以外，还有ABAQUS默认的不能删除的初始步，是调整结构受力初始状态用的。第六步：设定约束这一步实际上是第四步的后续，第四步中我们只是把“积木玩具”完全进行了搭接，而没有进行固定。这一步的作用就是确定“积木玩具”各个分块之间相互作用的属性与关系。对于实验来说，加载梁是牢牢固定在气体墙之上的，因此新建一个约束，属性选择“绑定”，将加载梁与砌体牢牢固定在一起。在设定约束的时候需要几个问题要注意，两个接触面之间最好面与面大小形状一摸一样，如本例题中，加载梁
5、明显比砌体长出一截，加载梁底面与砌体顶面不是完全重合的，如图8所示。这时候怎么办呢？这时候要采用拆分几何元素这项功能，如图9中红框的图标所示，最后切出的加载梁底面与砌体墙顶面刚好重合。图7图8图9切好了以后，需要选择“绑定”约束的主面和从面，主面选择梁底面，从面选择砌体顶面。但是选择的时候两个面试重合的，因此需要先把加载梁单独选取出来选好加载梁底面，再把砌体单独选取出来选取好砌体顶面，最后再还原。单独选取一个部件拿出来显示的操作如图10，按照图10中1，2，3步骤来做即可选取出加载梁进行单独显示。图10第七步：设定荷载与边界条件荷载与边界条件的初始图标如图11图11荷载，顾名思义，就是施加在构
6、件上的荷载。边界条件，就是构件某一部分位移状态的设定。比如砌体底部固定于地面，此时砌体底部的边界条件就是完全固定，设定如图12。图12实验当中，荷载有两种，一种是施加于加载梁顶面的荷载，固定为0.5MPA，一种是施加于梁侧面的荷载，为反复作用并且增大的推拉力，以求取得砌体滞回曲线。试验中的侧向荷载一开始是按照力控制，后面根据位移控制。但是在有限元模拟中，只需要要通过位移控制，就可以得到的滞回曲线以及相关骨架曲线，且更简便。因此在有限元模拟中，侧向力采用位移控制即可。因此，ABAQUS中的荷载菜单只有一项，即加载梁顶面荷载0.5MPA。边界条件可用于位移控制，有多项，如图13所示。鼠标右键点击“
7、边界条件”，选择“管理器”，得到操作菜单如图13。图13可以看到图13中，BC-1是在默认初始步就存在，并且一直传递下去的。这是因为BC-1是砌体底面的固定边界条件，从初始就存在，并且持续到整个实验模拟的结束。而s1到s12是每一步加载的位移控制，是一推一拉这样反复交替的荷载，只在当前步作用，因此后续步都关闭了，是“未激活”状态。这就好比，试验中，将构件向推一毫米，不可能同时又保留了上一步所进行的拉0.5毫米的状态。第八步：设定所需要输出的数据操作菜单如图14，一般这种拟静力的模拟只需输出“场数据”即可，历程输出是动力分析所需要的，这里不涉及到。图14要能够总结出滞回曲线，必须能够计算出按位移
8、控制的受力面上受到的总和力。因此，场输出数据的选择如图15。图15一定要把“合力与合力矩”选项，以及“位移/速度/加速度”中的子选项“平移和转动”选上。在频率一项中，每N个增量的选项中设定为2。这里的作用是每两个子步数只记录其中一个子步的结果，这样在运算步数较多，且每步的子步数较多的情况下可以有效减小计算结果的数据量，节省存储空间。当然，此选项也可以设定为1，这样结果精度相对略高一些。但是在步数和子步数较多的情况下，这么做意义不大。第九步：进行计算鼠标右键点击“作业”，选择“新建”，自己任意命名一个任务名，如图16。此任务就会把先前各步骤所设定好的属性“打包”，制作成一个启动项，点击运行，即可
9、进行运算，其操作流程是鼠标右键点击“作业”管理器提交。如图17。图16图17当然，运行前也可以先进行数据检查，看看模型能否正常运行，如果意外中断则说明模型还有问题，无法正常计算，需要检查并修正。第十步：数据整理计算完毕后，会自动跳到结果一项，你也可以再重新启动ABAQUS后，手动转至结果一项，打开想要的结果数据库，如图18。注意图18中的四个红框，要想得到滞回曲线，必须先取的反复推拉力的作用面上受力结果。双击“XY数据”，选择“ODB场变量输出”，再选择“唯一节点的”，最后选在“TF1”。所谓TF1，就是total force 1，1指代X轴方向，2指代Y轴方向，3指代Z轴方向。在图19中，我
10、们可以明显地了解到推拉力的作用方向是X方向，因此选择TF1。图18图19把加载梁右侧受力平面的各个受力节点全部框选住，如图20图20这样，就可以得到该面上所有受力点的TF1数据。然后得执行“报告”“XY数据”图21全选其中所有数据，再选择菜单中的“设置”选项，选择出要输出的文件名称，得到最后的数据报告文件。然后再以相同方式导出位移的数据。最后用EXCEL整理位移与合力的数据，得到滞回曲线。1 庄茁. ABAQUS非线性有限元分析与实例M. 北京: 科学出版社, 2004 2 附录一3 附录二附录一动力弹塑性分析的材料非线性参数取值一 混凝土材料: 混凝土材料采用塑性损伤模型(Plastic-D
11、amaged Model)(1).根据GB 50010-2002 混凝土强度分类 如下:C25, C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60, C65, C70, C75, C80(1) 弹性模量:按(2)表4.1.5, 单位kN/m2 表1弹性模量C25C30C35C40C45C502.8E73E73.15E73.25E73.35E73.25E7C55C60C65C70C75C803.55E73.6E73.65E73.7E73.75E73.8E7(2) 泊松比, 统一取 0.2 (参阅(2)的4.1.8)(3) 剪切模量: 按(2)表4.1.5中的0.4 倍采用(参阅
12、(2)的4.1.8).(4) 密度(2): 2.5 T/m3(5) 单轴应力-应变关系混凝土材料轴心抗压和轴心抗拉强度标准值按(2)表4.1.3采用.A: 单轴受压, 其应力-应变关系方程如下(参阅(2)C.2.1, P206):当时当时在 0 0.7fc 的应力范围为线弹性, 其弹性模量按表1. 大于0.7fc为塑性范围, 应力-塑性应变关系如下:B: 单轴受拉, 其应力-应变关系方程如下(参阅(2)C.2.2, P208):当时当时在 0 ft 的应力范围为线弹性, 其弹性模量按表1. 大于ft为塑性范围, 应力-塑性应变关系如下:据此得到下列各等级混凝土材料在拉和压屈服后的应力(kN/m
13、2)-塑性应变关系:*Material, Name=C25*Concrete compression hardening 应力(kN/m2) 塑性应变11690., 016700., 0.00080869313239.8, 0.002337399841.27, 0.003863897674.36, 0.00534646248.49, 0.006802455255.01, 0.008243054527.98, 0.009674143974.73, 0.0110993540.4, 0.0125197*Concrete tension stiffening1797.8, 01780., 0.0000
14、255151191.06, 0.000135635859.483, 0.000236563684.527, 0.000331898576.455, 0.000424844502.469, 0.000516573448.233, 0.000607596406.519, 0.000698173373.278, 0.000788446131.57, 0.00355876 *Material, Name=C30*Concrete compression hardening14070., 020100., 0.00080189814636.6, 0.0024559110073.3, 0.004079927500.85, 0.00
