ABAQUS分层壳

2016-12-27 by:CAE仿真在线来源:互联网

分层壳单元是基于复合材料力学原理,将一个壳单元分层,各层可以根据需要设置不同的厚度、材料性质(混凝土、钢筋等),每层可以设置适当数目的截面点(section points)(积分点)。在有限元计算时,在沿厚度方向的每一个积分点上独立地计算应力和应变值,这样就允许了非线性的材料行为。分层壳单元考虑了面内弯曲-面内剪切-面外弯曲之间的耦合作用,比较全面地反映了壳体结构的空间力学性能。对于楼板和墙体的纵向钢筋和水平钢筋采用分层壳单元进行模拟分析,相比实体单元计算可大大减少计算时间。

分层壳的主要假设包括:

(1)混凝土层和钢筋层之间无相对滑移;

(2)每个分层壳单元可以有不同的分层数,并且每个分层可以厚度不同,但同一个分层厚度均匀。

图1为分层壳示意图

图1 分层壳示意图

在ABAQUS中,分层壳的实现是通过在壳体单元厚度截面设置积分点数目,通过Rebar Layers配置钢筋实现,具体设置信息如图2所示。

图2 分层壳定义

在Rebar Layers中设置钢筋的具体信息如图3所示。

图3 Rebar Layer定义

Layer Name: 钢筋层名字,命名不区分大小写,自己能识别就好。

Material: 在下拉选项中选中自己需要的材料即可。

Area per Bar: 单根钢筋面积。

Spacing: 钢筋间距。

Orientation Angle: 钢筋与1轴平行时输入0,否则输入90。

【注:1轴的判别方法为:若空间x轴在壳平面内有投影,则其投影所在的方向就是壳平面的1轴;若空间x轴与壳平面垂直时,其在壳平面内的投影是一个点,则z轴在壳平面内的投影就是壳单元的1轴。壳平面有正反面之分,可以通过查询按钮点击"shell element normals"来查看壳体的正方向。壳体的1轴、2轴与法线正方向符合右手定则。四个手指头指向1轴的方向,大拇指代表法线的方向,2轴的正方向是背离手心的方向。】

Position: 该值为钢筋离中心层的距离。如图1所示:红色代表中心层,蓝色是钢筋层。沿z轴正方向该值为正值,否则是负值。

对于楼板或者墙体,如果钢筋间距不是一样的,那么赋予材性前先根据钢筋的密集程度将壳体切割,然后定义对应的section,每个section中钢筋相同就行,再把不同的section赋予已经切割的壳体。

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