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ABAQUS_Composite_离散增强建模

介绍

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之所以使用rebar layer建模增强相,是因为具有各向异性的结构单元(e.g: membrane)虽可以表示增强相,但结构单元的材料方向会随单元形变而变形,大变形分析时,产生严重错误 Img

而rebar layer 的材料方向会随实际变形方向而变形,例如下图:

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rebar layer 在abaqus中可以用来"增强"基体,基体可以是solid elem 或者structure elem (e.g: shell,membrane);rebar layer 可以在shell,membrane or surface单元中直接定义.而rebar layer 增强solid element 需要借助embedded element constraint技术,这种约束可以将带有rebar layer的shell,surface,membrane单元作为增强相嵌入到solid element组成的基体中.

surface 单元是没有材料属性的除了rebar layer;只是用来作为rebar layer的"place-holders"

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通常,rebar layer 用于建模在surface ,shell,membrane单元中的单向增强相.比如钢筋混凝土建模,一般来说rebar layer 的刚度相对于基体很大,所以只定义弹性行为就足够描述rebar layer(渐进损伤等除外)

rebar layer 具特性: + 可叠加到shell,membrane,surface单元中; + 其使用基体单元的形函数和积分点,不需要考虑rebar 和基体之间的相对滑动 + 其材料行为额外定义,和基体无关 + rebar layer被认为是等效的恒定厚度层 + 根据需要,可以定义多个rebar layer 到同一个基体单元中; + rebar layer的体积不会从基体单元的体积中减去,所以rebar layer应在占比较小的时候使用(大约1%~4%) + 在动态分析中,rebarlayer的质量不会忽略 + rebar layer及其相关results 可以在Standard和Explicit两个求解器之间传递

rebar的定义

需要注意的items: 1. \(a\),rebar的横截面积 2. \(s\),rebar之间的间隔距离 3. \(f\),rebar相对于shell 单元中面的距离(在厚度方向上)

rebar layer 的局部坐标是由ORIENTATION参数单独指定的,和shell or membrane单元的局部坐标系没关系

rebar layer 在shell单元中定义:

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rebar layer 在membrane,surface单元中定义:

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output of rebar layer

rebar支持场输出和历史输出;积分点上的输出变量(eg: S,E)是可用的;使用*ELEMENT OUTPUT和REBAR参数配合可以输出rebar layer的结果

后处理中可以layer by layer地查看rebar结果(Results->section points)

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rebar in solid element

embedded constraint 不仅可以将shell,membrane,surface 约束到solid单元,也可以将solid 约束到solid(颗粒增强/骨料增强建模)

membrane VS surface 单元?

  1. 一般使用surface element 建模solid element中增强层的uniaxial behavior
  2. 一般用membrane element 在solid的增强层中引入面内剪切行为

但是membrane的计算成本更大

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embedded constraint的作用和原理:

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embedded constraint 的示例:

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