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胡佳杰等 ：基于ABAQUS的CFST承载力算法分析 53 DOI：10．13905／j．cnki．dwjlz．2015．08．020 基于 ABAQUS的CFST承载力算法分析 胡佳杰， 陈志华 (天津大学建筑工程学院。 天津 300072) 【摘 要】 基于有限元软件 ABAQUS，对圆钢管高强混凝土轴压短柱进行建模分析。采用混凝土塑性损伤 模型，讨论了圆钢管高强混凝土短柱三维非线性分析的建模方法和模型参数取值。与实验结果对比，验证 了有限 元模拟结果的可靠性。并通过 比较各规范给出的计算公式，发现 DL／TS085—1999(钢 一混凝土组合结构设计规 程》偏差程度最小，适合应用于实际工程中。 【关键词】 ABAQUS；混凝土塑性损伤模型；高强混凝土短柱；理论计算 【中图分类号】TU311．41 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2015)08—0053—03 在近几十年的土木工程发展中，钢管混凝土结构 展 ，应用如图1所示的应力一应变关系曲线建立理论 渐渐得到 了人们的关注。之后随着计算机仿真模拟 模型，并采用 Mises屈服准则和相关联流动法则来描 技术 (ABAQUS，ANSYS)和相关设计软件 (AUTOCAD， 述其塑性变形。 MIDAS)的发展和引进，专家学者们对钢管混凝土的研 究到达了一个新的高潮，并催生出了关于各种形式的 钢管混凝土以及钢管混凝土梁柱节点相关理论与实 践的探讨与创新。 钢管混凝土中的混凝土部分，由材料本身决定了 其具有很明显的非线性，在模型建立分析上面就必须 采用非线性比较强大的分析软件。ABAQUS作为一款 。8／ 大型有限元分析软件 ，通过建立模型可对结构构件从 图1钢材应力应变曲线 图2 混凝土应力应变曲线 受荷进行参数化分析直至其破坏，并利用其强大的后 处理功能获得结构应力应变图、荷载位移曲线、极限 (2) 高强混凝土的本构模型。国内外许多专家 承载力等。文中采用 ABAQUS有限元分析软件 ，对五 学者对混凝土的强度和变形进行了研究 ，提出了很多 根钢筋高强混凝土柱和两个对比试件 (空钢管和素混 强度理论 ，其中韩林海教授 通过大量钢管混凝土轴 凝土)进行数值模拟 ，以获得试件的极限承载力。并 压算例分析 ，提出了适用 ABAQUS有限元分析的核心 将得到 的模拟结果与试验结果进行 比较 ，验证 混凝土应力一应变关系模型如图2所示 ，且具有较好 ABAQUS有限元模型的可靠度 以及参数取值 的正确 的通用性。 性。并通过比较各规范给出的计算公式，探索其在实 1．2 有限元模型 际工程中的适用性。 文中采用 ABAQUS有限元软件对 5根钢管高强 1 ABAQUS有限元分析模型的建立 混凝土轴压短柱采用位移协调分离式建模法建模。 1．1 材料本构模型的选择 (1) 接触面处理。在 ABAQUS中，规定钢管与 应力应变关系是有限元建模分析中必不可少 的 混凝土的截面模型由切线方 向的粘结滑移和法线方 依据，它可以反映材料的物理力学关系。在一个结构 向的接触构成。在界面的切线方 向采用摩尔库伦模 构件中不同的应力应变关系就会得到不同的极限承 型，摩擦系数取0．6。法线方向的接触定义为 “