ABAQUS混凝土塑性损伤模型概述.docx

An Overview of Plastic Damage Model of ABAQUS Concrete孙庆昭（中机中联工程有限公司 ，重 庆 400039）摘 要 ：该文对大型非线性有限元分析软件 An Overview of Plastic Damage Model of ABAQUS Concrete 孙庆昭 （中机中联工程有限公司 ，重 庆 400039） 摘 要 ：该文对大型非线性有限元分析软件ABAQUS中的混凝土塑性损伤模型进行了详细的介绍 。 着重讨论了混凝土塑性损伤模型的基本理论和 损 伤 因 子 基 于 《混凝土结构设计规范 》（GB50010-2010）[4]附 录C应 力-应变曲线的计算方法 。 同 时 也 对ABAQUS中塑性损伤材料模型的滞回规则 、 屈服准则和流动法则作了简要介绍 。 关 键 词 ：塑 性 损 伤 ；ABAQUS；损 伤 因 子 ；滞 回 规 则 ；屈 服 准 则 ；流 动 法 则 ；混 凝 土 中 图 分 类 号 ：TU313 文 献 标 识 码 ：A 文 章 编 号 ：1671-9107（2014）11-0070-03 Abstract: Concrete plastic damage model in nonlinear finite element analysis software ABAQUS is introduced in detail. The basic theories of concrete plastic damage model and the calculation methods of the damage factors based on stress-strain curve in appendix C of Code for Concrete Structures De- sign （GB50010-2010） [4]are discussed in particular. Also, the hysteresis rules，yield criterion and flow rule for plastic damage material model in ABAQUS are introduced for reference. Key words: plastic damage; ABAQUS; damage factor; hysteresis rules; yield criterion; flow rule; concrete 伤 ）有 关 。 0 引言 σt σto 钢筋混凝土结构在土木工程中的应用非常广泛 。对 于 常 规 的 建 筑 结 构 ，多 止 步 于 弹性阶段的结构设计 ，并没有过多地考 察其非线性特性 。 但是随着建筑结构设计要求的提高 、经 济 投 资 的 加 大 ， 越 来 越 多的超限结构需要进行弹性设计以外的弹 塑性时程分析验算 ， 以获得结构体系在地震往复作用下的反 应 。 近 年 来 ，随 着 有 限 元理论和电子计算机的飞速发展 ，大 大 促进了钢筋混凝土结构的非线性分析 。 ABAQUS作 为 具 有 强 大 非线性计算能力的 通用有限元分析软件在土木工程结构计算 中得到了广泛应用 。 在ABAQUS中 ，为混凝土材料定义了一种材料模型—— 塑 性 损 伤 模 型 ， 它 可 以模拟混凝土材料的拉裂和压碎等力学现 象 。ABAQUS中的塑性损伤模型是在Lubliner[1]和Lee and Fenves [2]模型的基础上建立的 。 该模型使用各向同性损伤弹性结合各 向同性拉伸和压缩塑性的模 式来表示混凝土的非弹性行为 ， 是一个基于塑性的连续介质损伤模型 。 同 时 ，它基于各向相同 破 坏 的 假 设 ， 可用于单向加载 、 循 环 加载及动态加载等情况 ， 同时考虑了由于拉 压塑性应变导致的弹性刚度的退化以及循 环荷载作用下的刚度恢复 ，具有较好的收敛性[3]。 E E (1-d)E ε σc σcu σco E E (1-d)E 图1 混凝土单轴拉伸和压缩应力-应 变 曲 线 （上 图 ：拉 伸 ；下 图 ：压 缩 ） 混凝土塑性损伤 模型的受拉应力-应 变 数 据 在ABAQUS中 0 ck 0 ck 以σt-ε / ot 的 形 式 输 入 。 其 中ε / ot 称 为 开 裂 应 变 ，其 被 定 义 为 总 1 ABAQUS塑性损伤模型理论 σt 0 ck el el 应变减去材料无损伤的弹性应变 ，ε / ot =εt-εot，εot= E 。 0 当拉应力超过弹性极限 σ 后 ， 将