02技术资料-裂缝模型说明

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1、midasFEATechniqueDataSeries技术资料–裂缝模型说明1.裂缝模型介绍转换到裂缝坐标系下，计算此时的正应力、正应变和剪应力、剪应变，以及裂缝坐标系下的本构矩阵。根据公式迭代求解得到新的荷载步的应力应变关在钢筋混凝土结构的有限元分析中，常用的裂缝模型有以下几种：1)弥散系。固定裂缝模型的一个重要问题就是剪力锁死问题，由于切线剪切模量G（分布）裂缝模型；2)离散裂缝模型；3)断裂力学模型。除此之外，还有其始终大于零，使得裂缝表面的剪应力随剪切应变增加而只能增大，无法模拟他一些形式的模型。那么，如何在种类繁多的开裂数学模型中选

2、用合适的模裂缝的剪切软化问题。另外，一个积分点最多只能出现三条彼此垂直的裂缝，型用于实际结构分析呢，这取决于有限元分析的对象以及需要得出哪些数据。因此某些复杂的开裂行为难以加以准确描述。如果需要获得结构的荷载位移特性曲线，而不需要裂缝的实际分布图形及局部应力状况，那么，就可以选择所谓“弥散裂缝模型”。如果研究的兴趣在(2)转动裂缝模型(rotatingcrackmodel)于结构局部特性的细节，那么采用离散裂缝模型更为适合。对于某些特殊类保持主应力方向和裂缝方向始终一致，在新的主应力下生成新的开裂本构矩型的问题，采用基于断裂力学原理的开裂模型

3、也许更为方便。阵，不再考虑原有的裂缝，这样可以模拟更复杂的开裂行为。在分析混凝土受剪构件时，以及一些混凝土第二类断裂问题时，往往转动裂缝模型结果要弥散裂缝模型也被称为分布裂缝模型，其实质是将实际的混凝土裂缝“弥散”优于固定裂缝模型。到整个单元中，将混凝土材料处理为各向异性树料，利用混凝土的材料本构模型来模拟裂缝的影响。这样，当混凝土某一单元的应力超过了开裂应力，在通用的有限元程序中，一般采用固定裂缝模型，而FEA中同时提供了两种则只需将材料本构矩阵加以调整，无需改变单元形式或重新划分单元网格，裂缝模型。易于有限元程序的实现，因此得到了非常广泛

4、的应用。Baza等提出的钝带裂缝模型则进一步发展了传统的弥散裂缝模型，通过引入裂缝带、断裂能等2）受拉软化曲线概念，使弥散裂缝模型和断裂力学相结合，减小了单元尺寸的影响。现在的混凝土开裂后，FEA中提供7种受拉软化曲线，其中有些是基于裂缝带模型大型商用非线性有限元程序包里面基本都集成了弥散裂缝模型，用于模拟混的。凝土、岩石等材料的开裂。3）裂面剪力传递系数离散裂缝模型是最早提出的模拟混凝土开裂的裂缝模型，其基本思想是：将混凝土开裂后，由于骨料的连锁作用，混凝土沿缝面方向仍然可以承受部分裂缝处理为单元边界，一旦出现裂缝就调整节点位置或增加新的节

5、点，并重剪应力。FEA中提供了四种曲线模拟这种剪力的残留。新划分单元网格，使裂缝处于单元边界与边界之间。这样，由裂缝引起的非连续性可以很自然的得到描述，裂缝的位置、形状、宽度也可以得到较清晰4）受压曲线的表达。由于离散裂缝模型是使用单元边界来模拟裂缝，因此随着裂缝的发混凝土在受压时如果有横向约束，刚度和延性都要增加，而受压时产生的横生和发展，需要不断调整单元网格。这是—项非常复杂的工作，需要消耗大向裂缝也会对受压应力应变曲线产生影响。FEA中提供7种受压曲线来描述量的计算机时，也是妨碍分离裂缝模型发展的主要原因。对于一个有着大量混凝土受压特性

6、，而且可以考虑受压时横向约束和横向裂缝的影响。裂缝的实际混凝土结构。用网格重划来逐个追踪裂缝几乎是不可能的。因此，可见FEA采用的弥散裂缝模型――总应变裂缝模型对于各种因素都提供了多分离裂缝模型多用于分析只有一条或几条关键裂缝的素混凝土或少筋混凝土种选择，相比其它有限元程序，受拉、受压、剪切特性曲线也是提供的最多。结构，例如坝踵裂缝等。随着网格划分技术以及无网格有限元技术的发展，分离裂缝模型的应用领域也有所扩大。2.1.2输出结果2.FEA中提供的裂缝模型对于裂缝，工程人员一般希望得到裂缝宽度，长度，条数来指导设计，但是目前的有限元模拟技术，

7、采用弥散式裂缝模型模拟裂缝想得到这些裂缝的确2.1弥散式裂缝切信息是不现实的，这是受制于弥散式裂缝模拟的思想，弥散式裂缝模拟只是通过改变混凝土本构模型来模拟裂缝的影响，并没有真实模拟裂缝的界面。FEA中提供总应变裂缝模型（TotalStrainCrack），它是一种弥散式裂缝因此对于弥散式裂缝模拟，基本上没有什么定量上的意义。模型。目前通用有限元中，裂缝模拟做的较好的有Adina，Abaqus，Diana，Marc等，基本采用弥散式裂缝都得不到裂缝宽度，即使能得到裂缝宽度，得到的2.1.1TSC模型介绍也只是个近似宽度，实际价值不高，至于an

8、sys等一些其他软件是得不到裂缝宽度的。对于弥散式裂缝模拟中比较重要的几个问题，总应变裂缝模型中都全面的考虑：通过FEA的TSC裂缝计算，我们可以得到每个荷载步裂缝