【正文】 鋼管混凝土ABAQUS建模過(guò)程Part模塊 鋼管1. 殼單元概念：殼單元用來(lái)模擬那些厚度方向尺寸遠(yuǎn)小于另外兩維尺寸，且垂直于厚度方向的應(yīng)力可以忽略的的結(jié)構(gòu)。以字母S開(kāi)頭。軸對(duì)稱殼單元以字母SAX開(kāi)頭，反對(duì)稱變形的單元以字母SAXA開(kāi)頭。除軸對(duì)稱殼外，殼單元中的每一個(gè)數(shù)字表示單元中的節(jié)點(diǎn)數(shù)，而軸對(duì)稱殼單元中的第一個(gè)數(shù)字則表示插值的階數(shù)。如果名字中最后一個(gè)字符是5，那么這種單元只要有可能就會(huì)只用到三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度中的兩個(gè)。2. 殼單元庫(kù)一般三維殼單元有三種不同的單元列示：①一般殼單元：有限的膜應(yīng)變和任意大的轉(zhuǎn)動(dòng)，允許殼的厚度隨單元的變形而改變，其他殼單元僅假設(shè)單元節(jié)點(diǎn)只能發(fā)生有限的轉(zhuǎn)動(dòng)。②薄殼單元：考慮了任意大的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是僅考慮了小應(yīng)變。③厚殼單元：考慮了任意大的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是僅考慮了小應(yīng)變。殼單元庫(kù)中有線性和二次插值的三角形、四邊形殼單元，以及線性和二次的軸對(duì)稱殼單元。所有的四邊形殼單元（除了S4）和三角形殼單元S3/S3R采用減縮積分。而S4和其他三角形殼單元采用完全積分。3. 自由度以5結(jié)尾的三維殼單元，每一節(jié)點(diǎn)只有5個(gè)自由度：3個(gè)平動(dòng)自由度和面內(nèi)的2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度（沒(méi)有繞殼面法線的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）。然而，如果需要的話，節(jié)點(diǎn)處的所有6個(gè)自由度都是可以激活的。其他三維殼單元在每一節(jié)點(diǎn)處有6個(gè)自由度（三個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）。軸對(duì)稱殼單元的每一節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度：1 r方向的平動(dòng)2 z方向的平動(dòng)3 rz平面內(nèi)的平動(dòng)4. 單元性質(zhì)所有殼單元都有殼的截面屬性，它規(guī)定了殼單元的材料性質(zhì)和厚度。殼的橫截面剛度可在分析中計(jì)算，也可在分析開(kāi)始時(shí)計(jì)算。①在分析中計(jì)算：用數(shù)值方法來(lái)計(jì)算殼厚度方向上所選點(diǎn)的力學(xué)性質(zhì)。用戶可在殼厚度方向上指定任意奇數(shù)個(gè)截面點(diǎn)。②在分析開(kāi)始時(shí)計(jì)算：根據(jù)截面工程參量構(gòu)造殼體橫截面性質(zhì)，不必積分單元橫截面上任何參量。計(jì)算量小。當(dāng)殼體響應(yīng)是線彈性時(shí)，建議采用這個(gè)方法。5. 殼單元的應(yīng)用如果一個(gè)薄壁構(gòu)件的厚度遠(yuǎn)小于其整體結(jié)構(gòu)尺寸，并且可以忽略厚度方向的應(yīng)力，建議用殼單元來(lái)模擬。當(dāng)厚度和跨度之比小于1/15，可以忽略橫向剪切變形，則可以認(rèn)為是薄殼問(wèn)題；當(dāng)厚度和跨度之比大于1/15，很小的剪切變形也不能忽略時(shí)，則認(rèn)為是厚殼問(wèn)題。要求：大應(yīng)變。僅在幾何非線性分析中考慮殼單元厚度的改變，殼單元厚度方向上的應(yīng)力為0，應(yīng)變只考慮來(lái)自泊松比的影響。 混凝土 端板解析剛體：計(jì)算成本上解析剛體要小于離散剛體，但是解析剛體不能是任意的幾何形狀， 而必須具有光滑的外輪廓線。 一般而言，如果可以使用解析剛體的話，使用解析剛體進(jìn)行模擬是更為合適的離散剛體：離散剛體在幾何上可以是任意的三維、二維或軸對(duì)稱模型，同一般變形體是相同的，唯一不同的是，在劃分網(wǎng)格時(shí)離散剛體不能使用實(shí)體單元，必須在 Part模塊下將實(shí)體表面轉(zhuǎn)換為殼面，然后使用剛體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格。使用剛體部件是不需要賦予部件材料屬性的，但是在不完全約束剛體自由度的情況下必須指定剛體集中質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。歐拉：？屬性模塊當(dāng)定義材料屬性的時(shí)候，在考慮大應(yīng)變的時(shí)候，應(yīng)力指的是柯西應(yīng)力（即在現(xiàn)時(shí)構(gòu)型上所定義的應(yīng)力），應(yīng)變指的是自然應(yīng)變，即當(dāng)材料數(shù)據(jù)是唯一一個(gè)變量的函數(shù)時(shí)，材料數(shù)據(jù)必須根據(jù)這個(gè)獨(dú)立變量的增長(zhǎng)而給出。ABAQUS會(huì)根據(jù)已經(jīng)給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值。在給定的獨(dú)立變量范圍之外，ABAQUS假定材料數(shù)據(jù)為常數(shù)。（除了織物材料，其為線性外推）因此，在輸入數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們需要格外注意。當(dāng)材料屬性是多個(gè)變量的函數(shù)時(shí)，如圖所示：材料有很多方面的性質(zhì)，但是在一個(gè)分析中，我們不需要定義所有的性質(zhì)，我們只需要定義與當(dāng)前分析有關(guān)的材料性質(zhì)即可。不過(guò)如果定義了一些跟當(dāng)前分析無(wú)關(guān)的材料性質(zhì)，那也是沒(méi)有關(guān)系的，ABAQUS會(huì)自動(dòng)忽略?；炷翐p傷塑性模型是不能有任何以分布定義的材料行為。如果使用了分布質(zhì)量，那么將不能使用溫度或者其他場(chǎng)變量相關(guān)的密度。密度行為用于指定所有單元的質(zhì)量密度，除了剛性單元。對(duì)于有限應(yīng)變計(jì)算，如果純粹的彈性應(yīng)變很大（超過(guò)5%），那么我們應(yīng)該用織物模型、超彈性模型或者泡沫超彈性模型。線性彈性或者多空彈性適用于大應(yīng)變是非彈性的情形。線彈性、多孔彈性和亞彈性在應(yīng)力水平達(dá)到彈性模量的50%或者更高的水平時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出很差的收斂性。線彈性：在小應(yīng)變情況下有效（應(yīng)變小于5%）；可以是各向同性、各向異性；可以與溫度以及其他場(chǎng)變量有關(guān)；對(duì)于連續(xù)實(shí)體單元可以定義分布。在有限應(yīng)變問(wèn)題中：應(yīng)力為柯西應(yīng)力，應(yīng)變?yōu)樽匀粦?yīng)變，彈性模量為四階張量。在大應(yīng)變問(wèn)題中，當(dāng)彈性應(yīng)變很大時(shí)，不要使用線彈性材料定義，而應(yīng)該使用超彈性材料模型（像橡膠一樣的材料）。最簡(jiǎn)單的線彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式如下所示：G=E/2(1+v)；E和v可以是溫度或者其他場(chǎng)變量的函數(shù)。各向同性彈性材料可以通過(guò)分布有空間各樣的彈性行為，當(dāng)使用了分布就不能再使用溫度和其他場(chǎng)變量相關(guān)的彈性常數(shù)。穩(wěn)定準(zhǔn)則要求E0，G0，1v。當(dāng)v，對(duì)于線彈性材料，為了避免可能的收斂問(wèn)題，建議使用連續(xù)實(shí)體雜交元。否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，措施如下：經(jīng)典金屬塑性理論：必須與線彈性材料模型或者狀態(tài)方程一起應(yīng)用。一、屈服準(zhǔn)則：米塞斯和希爾屈服面假設(shè)金屬的屈服與等效壓應(yīng)力無(wú)關(guān)：這個(gè)假設(shè)已經(jīng)被大多數(shù)金屬受壓試驗(yàn)所證實(shí)（除了廢棄金屬），但是對(duì)于承受很高的三軸張力的金屬或者材料有空洞的情況下，這個(gè)假設(shè)就可能不太精確了。因?yàn)檫@種情況會(huì)導(dǎo)致裂紋附近的應(yīng)力場(chǎng)的出現(xiàn)，并且在一些極端熱負(fù)荷下，比如說(shuō)焊接過(guò)程，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該使用多孔金屬塑性模型。1. 米塞斯屈服面米塞斯屈服面用于各向同性材料，它的定義通過(guò)給定單軸屈服應(yīng)力作為單軸塑性應(yīng)變、溫度或者其他場(chǎng)變量的函數(shù)。2. 希爾屈服面用于各向異性屈服模型。硬化準(zhǔn)則在ABAQUS里面，我們可以定義理想塑性材料，也可以定義強(qiáng)化準(zhǔn)則。各向同性強(qiáng)化，包括JohnsonCook強(qiáng)化準(zhǔn)則是可以應(yīng)用的。此外，ABAQUS還為受循環(huán)荷載的材料提供了隨動(dòng)強(qiáng)化準(zhǔn)則。1. 理想塑性理想塑性意味著屈服應(yīng)力不會(huì)隨著塑性應(yīng)變而增加。它可以表格形式定義為溫度或者場(chǎng)變量的函數(shù)。2. 各向同性強(qiáng)化準(zhǔn)則（等向強(qiáng)化）各向同性強(qiáng)化意味著屈