一一. . 命名命名规则规则 学习建模过程，可以使用示例中的命名规则，设计标准模型参见标准模型创 建方法 二二. . 确定确定构件使用的坐标系构件使用的坐标系 构件坐标系是应该首先确定并记录的信息，以方便后续确定参考点坐标。 本例中坐标轴 Z 轴沿模型截面中心向上，X 轴为荷载施加方向，荷载沿 X 轴 正向施加。Y 轴与模型侧面垂直。如图所示。 三三. . 材料材料定义定义 1 1 混凝土混凝土材料的定义材料的定义 相关文献：http:/127.0.0.1:2180/v6.13/books/usi/default.htm http:/127.0.0.1:2180/v6.13/books/usb/default.htm?startat=pt05ch23s06abm39 .html#usb-mat-cconcretedamaged http:/127.0.0.1:2180/v6.13/books/usi/default.htm?startat=pt03ch12s09s02.ht ml http:/127.0.0.1:2180/texis/search/?query=concrete+damage+plasticity 粘度系数： Viscosity Parameter=默认的参数为 0.0s，选取值为 0.00001s 一般而言，粘性系数取值越小，分析越不容易收敛。这是经验问题。至 于是什么原因，这里还需要进一步的讨论。 受压受压本构本构参数参数/Compressive Behavior/Compressive BehaviorC50C50 混凝土混凝土 1.3.11.3.1 Compression Harding（应变硬化）： 受压应变非弹性应变/Compression Stress-Inelastic Strain compression hardening 22.68 0 32.4 0.000739885 18.5152 0.00282136 10.8008 0.00472398 7.40635 0.00650139 5.58672 0.00823314 4.4694 0.00994455 3.7184 0.0116453 3.18069 0.0133399 2.77743 0.0150306 Compression Damage 受压损伤因子非弹性应变/Compression Damage factor-Inelastic Strain COMPRESSION DAMAGE 0 0 0.01 0.00074 0.428544 0.002821 0.666642 0.004724 0.771409 0.006501 0.853722 0.008233 0.898389 0.009945 Tension Stiffening（应变强化）： 受拉应变非弹性应变/Tension Stress-InelasticStrain tension stiffening 3.168 0 2.64 3.36591E-05 1.26464 0.000183705 0.786735 0.000307738 0.584088 0.000423793 0.472094 0.00053722 0.400477 0.000649477 0.35037 0.00076111 0.313124 0.00087237 0.284214 0.000983389 0.0924472 0.00440455 Tension Damage： 受拉损伤因子非弹性应变的关系/Tension Damage FactorInelastic Strain tension damage 0 0 0.01 3.37E-05 0.52097 0.000184 0.701994 0.000308 0.778754 0.000424 0.861159 0.000537 2 2 钢筋钢筋材料的定义材料的定义（HRB400HRB400） 2.1.2.1. 密度密度/Density/Density Density=7.8e-9 tone/mm； 2.2.2.2. 弹性弹性/Elastic/Elastic Youngs Modulus=210000 Poissons Ratio = 0.28* /这里的钢筋的泊松比 Poissons Ratio 选择 0.28 一个典型值，钢筋的 Poissons Ratio 一般取为 0.250.3 之间，这里取一个中间值。事实上，钢筋的泊 松比对有限元模拟并没有影响，这是因为，钢筋作为杆单元（T3D2）是不考虑横 向变形的， 属于单轴拉压的情况。 但是这里取得一个相对准确的值也是有必要的。 2.3.2.3. 塑性塑性/Plasticity/Plasticity HRB400 钢筋采用三折线加强化的本构模型，单调加载采用各向同性强化准 则 Harding：Isotropic； Yield Stress Plastic Strain 400 0 400 0.01 540 0.075 /说明：这里假定屈服平台为 5 倍屈服应变的长度，0.01400/210000*5; 极限应力（540）对应的应变，按照混凝土规范规定的最大力下的总伸 长率限值 7.5%取用。超出该限值，则取为平直段。 这里采用的塑性本构，是否合适，应等待试验检验。 See“如何理解抗震带如何理解抗震带 E 钢筋“最大力下总伸长率”钢筋“最大力下总伸长率” 需要需要注意，这里有一个平直段，在平直段里，注意，这里有一个平直段，在平直段里，有可能有可能会出现不收敛的情况，会出现不收敛的情况， 因此应当慎重检验后使用。因此应当慎重检验后使用。 另一个有待检验的本构是： Harding：Isotropic； Yield Stress Plastic Strain 400 0 540 0.075 极限应力（540）对应的应变，按照混凝土规范规定的最大力下的总伸 长率限值 7.5%取用。超出该限值，则取为平直段。 另外，如何设置本构的终止点，还有待研究。 从 ABAQUS 有限元分析实例详解 第六章弹塑性分析实例可以看出， ABAQUS 默认*PLASTIC 的塑性数据在超过最大应力时，材料变为理想塑性。同时该书还建 议，在设定关键词为*PLASTIC 的塑性数据时，应保证其中最大的真实应力和塑性 应变大于模型中可能出现的应力应变值。 3 3 钢材钢材材料的定义材料的定义 这里选择的是 Classical metal plasticity/经典金属塑性理论 强化准则：选择的是各项同性强化/isotropic harding model.是考虑到，单调 加载的情形，并不适合使用随动强化的本构关系。 3.1.3.1. 密度密度/Density/Density Density=7.8e-9 tone/mm； 3.2.3.2. 弹性弹性/Elastic/Elastic Youngs Modulus=206000 N/mm； 3.3.3.3. 塑性塑性/Plasticity/Plasticity Yield Stress PlasticStrain 345 0 405 0.1 /这里采用三折线弹塑性加强化的本构模型。应检验其对有明显屈服台阶和 强化阶段的钢材是否合适。 强化准则： 一般金属的强化准则为随动强化/Kinematic 这里应该检验随动强化对计算效率的影响 检验随动强化和各项同性强化的差异。 这里假定钢材并不具有明显的屈服台阶。应该也是有问题的。 抗震规范 和 组合结构规范 均要求钢材应具有明显的屈服台阶。 因此， 三折线本构并不合适。 应查询资料进一步确定，Q345 钢材的屈服台阶问题。 一个可行的本构方案是： Yield Stress PlasticStrain 345 0 345 0.01 /这里实际上是取了 5 倍弹性极限变形的屈服台阶长度。 530 0.1 由于抗震规范3.9.2 条第三款规定：钢材的屈服强度实测值与抗拉强度 实测值的比值不应小于 0.85。且钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于 20%。 345/85%=405.88,因此这里将抗拉强度取为 405。 低合金高强度结构钢GB/T1591-2008 规定的 Q345 级钢材的抗拉强度， 远超过 405Mpa 的要求。其中表 6 规定的 Q345 级钢材的抗拉强度检验指标应为 470630Mpa。因此，按照抗规的要求取得其抗拉强度的极限值显然是严重低估 了钢材的抗拉强度。这里选择 0.1 作为最大力下的伸长率，其对应的强化段刚度 取为 0.01E0。即 530=345+（0.1-0.01）*（206000*0.01）。取为 530 的极限强度 是合适的。 这里要求的伸长率应为拉断伸长率 20%， 并不能作为最大力对应的伸长率或 最大力对应的应变。这里取为这里取为 0 0.1 .1 可能也并不合适。需要进一步地研究确定。最可能也并不合适。需要进一步地研究确定。最 好能够找到更多的文献依据为好能够找到更多的文献依据为好好。 钢材的强度与其厚度有关系。钢材的强度与其厚度有关系。 按照钢结构规范给出的强度设计值，厚度越大，强度越小。按照钢结构规范给出的强度设计值，厚度越大，强度越小。 事实上，这主要跟金属晶粒的规则性有关。越薄的钢材，加工的越细，晶事实上，这主要跟金属晶粒的规则性有关。越薄的钢材，加工的越细，晶 粒排列的不规则性越小，钢材越厚，则相反。粒排列的不规则性越小，钢材越厚，则相反。 但是这里并没有考虑钢材厚度对强度的影响，是考虑到这里的钢材仅为代但是这里并没有考虑钢材厚度对强度的影响，是考虑到这里的钢材仅为代 表性钢材，实际配钢可能并不是如此厚度的。因此，考虑到文件的简化，将钢表性钢材，实际配钢可能并不是如此厚度的。因此，考虑到文件的简化，将钢 材的强度标准值取为材的强度标准值取为 345345，应该也是合适的。，应该也是合适的。但是但是后期应该对这个问题进行后期应该对这个问题进行进一进一 步步的研究，考虑其对的研究，考虑其对构件构件破坏类型的影响。破坏类型的影响。 这里这里有必要提到王秋维博士的论文，该论文中将有必要提到王秋维博士的论文，该论文中将钢材钢材和和钢筋钢筋的本构均取为的本构均取为 带有带有 5 5 倍弹性倍弹性极限应变的屈服台阶的极限应变的屈服台阶的四四折线本构，折线本构，遗憾遗憾的是，其并没有给出强的是，其并没有给出强 化段的刚度化段的刚度 E E1 1。见。见下图。下图。 * 四四. . 创创建建部件部件 PARTPART 1 1 建立型钢建立型钢部件部件 SteelSteel Create PartSteel Modeling Space：3D； Type：Deformable； Base Feature：Shell； Type：Extrusion/表示拉伸产生壳单元 2 2 建立钢筋建立钢筋部件部件 BarBar 3 3 建立建立箍筋部件箍筋部件 StirStir 4 4 创建创建混凝土部件混凝土部件 ConcreteConcrete 五五. . 赋予赋予材料属性材料属性/ /PropertyProperty 1 1 基本基本步骤步骤 定义截面 Create Section赋予构件截面 Assign Section。 2 2 默认默认命名规则命名规则： Section_部件类型_材料类型_截面面积 （仅对 Truss） /截面厚度 （仅对 Shell） 上述最后一项， 如果对同种材料不同对象定义截面， 可以适当增加区分符号， 详见后续说明 3 3 创建创建纵筋纵筋截面截面 CreateCreate sect