ABAQUS结构工程实例建模教程

大连理工大学工程抗震研究所图1.9。图1.SEQ图1.\*ARABIC7图1.SEQ图1.\*ARABIC8图1.SEQ图1.\*ARABIC9在环境栏中选择，如REF_Ref387504553\h图1.10，弹出CreateWireFeature窗口，如REF_Ref387504568\h图1.11，Addmethod选择Disjointwires，通过Add，连接柱子的两个端点，完成之后如REF_Ref387504587\h图1.12。同理，可以生成标准层Part-2的柱子。图1.SEQ图1.\*ARABIC10图1.SEQ图1.\*ARABIC11图1.SEQ图1.\*ARABIC12建立首层剪力墙Part-3，Part—CreatePart（如REF_Ref387504612\h图1.13），点击，在左下角startingpoint输入（0,0），endpoint输入（0,6），如REF_Ref387504641\h图1.14，点击Done，弹出EditBaseExtrusion窗口，如REF_Ref387504671\h图1.15，在Depth中输入4.5，完成之后如REF_Ref387504693\h图1.16。建立标准层的剪力墙Part-4，标准层的剪力墙与首层的剪力墙高度不同，采用REF_Ref387504442\h图1.5介绍的Copy操作方式，复制Part-3，命名为Part-4，在左侧模型树中，一次点击Part-4前面的加号—Feature—Shellextrude-1，右击，如REF_Ref387504749\h图1.17，点击Edit，弹出EditFeature窗口，如REF_Ref387504769\h图1.18，在Depth中输入3.6。到此，模型中所有的Part建立完毕。图1.SEQ图1.\*ARABIC13图1.SEQ图1.\*ARABIC14图1.SEQ图1.\*ARABIC15图1.SEQ图1.\*ARABIC16图1.SEQ图1.\*ARABIC17图1.SEQ图1.\*ARABIC181.1.2Property模块—定义材料在环境栏Module中选择Property，定义混凝土材料。点击，弹出EditMaterial窗口，Name命名为C30，点击General—Density，在MassDensity栏中输入2500，如REF_Ref387504833\h图1.19；点击Mechanical—Elasticity—Elastic，在Young’sModulus栏中输入3E10，在Poisson’sRatio栏中输入0.2，如REF_Ref387504848\h图1.20。图1.SEQ图1.\*ARABIC19图1.SEQ图1.\*ARABIC20点击，弹出CreateSection窗口，Name栏中输入Column，Category中选择Beam，Type中选择Beam，如REF_Ref387504865\h图1.21，点击Continue，弹出EditBeamSection窗口，点击Create，弹出CreateProfile窗口，如REF_Ref387504903\h图1.22，Name栏中输入Column，Shape栏中选择Rectangular，点击Continue，弹出EditProfile窗口，如REF_Ref387504911\h图1.23，依次输入a：0.5，b：0.5，点击OK，回到EditBeamSection窗口，在Profileshape—Basic—Materialname中选择C30，如REF_Ref387504919\h图1.24，点击OK。用同样的方法建立混凝土梁的截面，命名为Beam。图1.SEQ图1.\*ARABIC21图1.SEQ图1.\*ARABIC22图1.SEQ图1.\*ARABIC23图1.SEQ图1.\*ARABIC24点击，弹出CreateSection窗口，Name栏中输入Wall，Category中选择Shell，Type中选择Homogeneous，如REF_Ref387504945\h图1.25，点击Continue，弹出EditSection窗口，如REF_Ref387504952\h图1.26，在Value栏中输入剪力墙的厚度0.25m，Material栏中选择C30。图1.SEQ图1.\*ARABIC25图1.SEQ图1.\*ARABIC26在环境栏Part中，选择Part-1，点击，左下角出现，选中所有的柱，点击左下角的Done，弹出EditSectionAssignment窗口，如REF_Ref387504981\h图1.27，在Section栏中选择Column，点击OK。再选择所有的梁，点击Done，在REF_Ref387504981\h图1.27中的Section栏中选择Beam。图1.SEQ图1.\*ARABIC27点击，选中所有的混凝土柱，点击Done，如REF_Ref387505037\h图1.28，在左下角中输入（1,0,0），点击鼠标滚轮，如图REF_Ref387505046\h图1.29，点击OK，混凝土柱的截面方向定义完毕。再选择平行X轴的混凝土梁，在中输入（0，-1,0），点击鼠标滚轮，点击OK；再选择平行Y轴的混凝土梁，在输入（1,0,0），点击鼠标滚轮，点击OK，最后点击Done。菜单栏中View—PartDisplayOptions，弹出PartDisplayOptions窗口，如REF_Ref387505058\h图1.30，勾选Renderbeamprofiles，可以渲染梁截面的形状，如REF_Ref387505067\h图1.31。同样的方法，可以指定Part-2的截面属性。图1.SEQ图1.\*ARABIC28图1.SEQ图1.\*ARABIC29图1.SEQ图1.\*ARABIC30图1.SEQ图1.\*ARABIC31在环境栏Part中，选择Part-3，点击，选中剪力墙，点击Done，弹出EditSectionAssignment，如REF_Ref387505092\h图1.32，Section栏中选择Wall，点击OK。菜单栏中View—PartDisplayOptions，弹出PartDisplayOptions窗口，如REF_Ref387505058\h图1.30，勾选Rendershellthickness，可以渲染壳截面的形状，如REF_Ref387505118\h图1.33。同样的方法，可以指定Part-4的截面属性。图1.SEQ图1.\*ARABIC32图1.SEQ图1.\*ARABIC331.1.3Mesh模块—划分网格在环境栏Module中选择Mesh，Object中选择Part—Part-1，点击，弹出GlobalSeeds窗口，如REF_Ref387505181\h图1.34，采用默认的设置，点击OK。点击，左下角出现，点击Yes。点击，选中Part-1，弹出ElementType窗口，如REF_Ref387505188\h图1.35，根据需要进行选择，这里采用默认设置。同样的方法对Part-2、Part-3和Part-4划分网格。图1.SEQ图1.\*ARABIC34图1.SEQ图1.\*ARABIC351.1.4Assembly模块—组装模型在环境栏Module中选择Assembly，点击，弹出CreateInstance，如REF_Ref387505259\h图1.36，选中Part-1和Part-3，点击OK，界面显示如REF_Ref387505266\h图1.37。点击，左下角提示，选择剪力墙，点击Done，选择剪力墙上部角点，点击鼠标滚轮，再选择框架上相应的点，如REF_Ref387505272\h图1.38，移动之后如REF_Ref387505277\h图1.39。图1.SEQ图1.\*ARABIC36图1.SEQ图1.\*ARABIC37图1.SEQ图1.\*ARABIC38图1.SEQ图1.\*ARABIC39点击，选择剪力墙，点击Done，弹出LinearPattern窗口，如REF_Ref387505308\h图1.40，按照REF_Ref387505308\h图1.40输入，点击OK，模型如REF_Ref387505323\h图1.41。点击，弹出CreateDisplayGroup窗口，如REF_Ref387505331\h图1.42，在Item栏中选择Partinstances，选中Part-1-1、Part-3-1和Part-3-1-lin-2-1，点击Remove，将窗口中的模型隐藏。再次点击，重复上面的操作，将剪力墙Part-4移到Part-2相应的位置。图1.SEQ图1.\*ARABIC40图1.SEQ图1.\*ARABIC41图1.SEQ图1.\*ARABIC42点击，选中当前窗口中的整体模型，点击Done，在，输入（0,0,0），点击鼠标滚轮，在，输入（0,0,3.6），点击鼠标滚轮，点击OK，这样就把标准层上移3.6m。点击，选中当前窗口中的整体模型，点击Done，弹出LinearPattern，如REF_Ref387505368\h图1.43，在Direction1中点击Direction，然后选择Z轴，Number中输入8，Offset中输入3.6，点击OK，这样就完成了标准的建立，如REF_Ref387505375\h图1.44。图1.SEQ图1.\*ARABIC43图1.SEQ图1.\*ARABIC44点击，激活所有的模型，如REF_Ref387505401\h图1.45，点击，弹出Merge/CutInstances窗口，如REF_Ref387505407\h图1.46，Partname命名为Structure，Operations—Merge—Mesh，Mergenodes：All，注意不要勾选Removeduplicateelements，点击Continue，选择整体结构，点击鼠标滚轮，如REF_Ref387505407\h图1.46，点击Yes，再次点击Yes，如REF_Ref387505420\h图1.47。图1.SEQ图1.\*ARABIC45图1.SEQ图1.\*ARABIC46图1.SEQ图1.\*ARABIC47合并之后，模型的截面属性需要重新指定，回到Property，在环境栏中，Part选择Structure，点击，指定梁、柱和剪力墙的截面，对于梁柱，还得指定梁截面的方向，点击进行指定，具体操作可以参照第二步,最终完成，渲染之后如REF_Ref387505436\h图1.48。图1.SEQ图1.\*ARABIC481.1.5Step模块—建立模态分析步在环境栏Module中选择Step，点击，弹出CreateStep窗口，如REF_Ref387505479\h图1.49，Name栏中输入Frequency，Proceduretype中选择Linearperturbation—Frequency，点击Continue，弹出EditStep窗口，在Numberofeigenvaluesrequested中选择Value，输入15，如REF_Ref387505487\h图1.50，点击OK。图1.SEQ图1.\*ARABIC49图1.SEQ图1.\*ARABIC501.1.6Load模块—定义边界条件在环境栏Module中选择Load，点击，弹出CreateBoundaryCondition窗口，如REF_Ref387505540\h图1.51，Step栏中选择Initial，TypesforSelectedStep中选择Displacement/Ration，点击Continue，选择基底所有的节点，如REF_Ref387505546\h图1.52，点击Done，弹出EditBoundaryCondition窗口，勾选U1、U2、U3、UR1、UR2和UR3，如REF_Ref387505552\h图1.53，点击OK，完成边界条件的定义，如REF_Ref387505558\h图1.54。图1.SEQ图1.\*ARABIC51图1.SEQ图1.\*ARABIC52图1.SEQ图1.\*ARABIC53图1.SEQ图1.\*ARABIC541.1.7Job模块—创建分析作业与提交分析在环境栏Module中选择Job，点击，弹出CreateJob窗口，Name栏中输入Frequency，如REF_Ref387505618\h图1.55，点击Continue，弹出EditJob窗口，如REF_Ref387505624\h图1.56，采用默认设置，点击OK。点击，弹出JobManager窗口，如REF_Ref387505629\h图1.57，点击Submit，提交分析作业，当Status显示由Running变成Complete时，分析完成，点击Results，进入Visualization后处理模块。图1.SEQ图1.\*ARABIC55图1.SEQ图1.\*ARABIC56图1.SEQ图1.\*ARABIC571.1.8Visualization模块—分析结果查看点击菜单栏中的Result—Step/Frame，弹出Step/Frame窗口，如REF_Ref387505662\h图1.58，看以查看模型各振型的频率。图1.SEQ图1.\*ARABIC581.2【方法二】AutoCAD数据导入单位制：N、m、kg、s1.2.1平面图*.DXF文件导入在AutoCAD中绘制结构平面图分别绘制梁的平面图和剪力墙平面图，如REF_Ref387505879\h图1.59和REF_Ref387505930\h图1.60，另存为Drawing1.dxf和Drawing2.dxf。图1.SEQ图1.\*ARABIC59图1.SEQ图1.\*ARABIC60*.DXF文件导入在ABAQUS菜单中点击File—Import—Sketch，弹出ImportSketch窗口，如REF_Ref387505997\h图1.61，在FileFilter中选择AutoCAD（*.dxf），选择Drawing1.dxf，点击OK，重复以上操作，将Drawing2.dxf导入到ABAQUS中。图1.SEQ图1.\*ARABIC6Part模块—*.DXF文件生成Parts在环境栏Module中选择Part，点击，弹出CreatePart窗口，Name命名为Part-1，Shape选择Wire，如REF_Ref387506121\h图1.62，点击Continue，进入绘图界面，点击菜单栏中的Add—Sketch，弹出SelectSketch窗口，如REF_Ref387506127\h图1.63，选择Drawing1，点击OK，绘图区出现梁的平面图，如REF_Ref387506133\h图1.64，点击Done，再次点击Done。再次点击，弹出CreatePart窗口，Name命名为Part-2，Shape选择Shell，Type选择Extrusion，如REF_Ref387506138\h图1.65，点击Continue，进入绘图界面，点击菜单栏中的Add—Sketch，弹出SelectSketch窗口，如REF_Ref387506127\h图1.63，选择Drawing2，点击OK，绘图区出现剪力墙的平面图，如REF_Ref387506167\h图1.66，点击Done，再次点击Done，弹出EditBaseExtrusion窗口，如REF_Ref387506172\h图1.67，在Depth输入4.5，点击OK，生成剪力墙Part，如REF_Ref387506178\h图1.68。图1.SEQ图1.\*ARABIC62图1.SEQ图1.\*ARABIC63图1.SEQ图1.\*ARABIC64图1.SEQ图1.\*ARABIC65图1.SEQ图1.\*ARABIC66图1.SEQ图1.\*ARABIC67图1.SEQ图1.\*ARABIC68后续步骤可以参照方法一，这里就不再赘述。计算结果如REF_Ref387506187\h图1.69所示。图1.SEQ图1.\*ARABIC691.2.2立面图*.DXF文件导入在AutoCAD中绘制结构立面图在AutoCAD中绘制X-Z平面框架，如REF_Ref387506274\h图1.70，另存为XZ_Frame.dxf；绘制Y方向的梁，如REF_Ref387506280\h图1.71，另存为Y_Beam.dxf；绘制剪力墙，如REF_Ref387506286\h图1.72,另存为Wall.dxf。图1.SEQ图1.\*ARABIC70图1.SEQ图1.\*ARABIC71图1.SEQ图1.\*ARABIC7*.DXF文件导入采用介绍的方法，将XZ_Frame.dxf、Y_Beam.dxf和Wall.dxf导入到ABAQUS中。Part模块—*.DXF文件生成Parts在环境栏Module中选择Part，点击，弹出CreatePart窗口，Name中输入XZ_Frame，ModelingSpace中选择3D，Type中选择Deformable，Shape中选择Wire，如REF_Ref387506463\h图1.73，点击Continue，进入到绘图界面，点击菜单栏中的Add—Sketch，弹出SelectSketch窗口，如REF_Ref387506469\h图1.74，选择XZ_Frame，点击OK，绘图区出现XZ梁的立面图，如REF_Ref387506476\h图1.75，点击Done，再次点击Done。点击，弹出CreatePart窗口，Name命名为Y_Beam，ModelingSpace中选择3D，Type中选择Deformable，Shape中选择Wire，如REF_Ref387506482\h图1.76，点击Continue，进入到绘图界面，点击菜单栏中的Add—Sketch，弹出SelectSketch窗口，如REF_Ref387506488\h图1.77，选择Y_Beam，点击OK，绘图区出现Y方向梁，如REF_Ref387506494\h图1.78，点击Done，再次点击Done。点击，弹出CreatePart窗口，Name命名为Wall，ModelingSpace中选择3D，Type中选择Deformable，Shape选择Shell，Type选择Extrusion，如REF_Ref387506500\h图1.79，点击Continue，进入到绘图界面，点击菜单栏中的Add—Sketch，弹出SelectSketch窗口，如REF_Ref387506505\h图1.80，选择Wall，点击OK，绘图区出现剪力墙的平面图，如REF_Ref387506509\h图1.81，点击Done，再次点击Done，弹出EditBaseExtrusion窗口，如REF_Ref387506514\h图1.82，在Depth输入4.5，点击OK，生成剪力墙Part，如REF_Ref387506522\h图1.83。Copy剪力墙Part生成Wall-Copy，将Depth修改成3.6，作为标准层的剪力墙，方法见1.1。图1.SEQ图1.\*ARABIC73图1.SEQ图1.\*ARABIC74图1.SEQ图1.\*ARABIC75图1.SEQ图1.\*ARABIC76图1.SEQ图1.\*ARABIC77图1.SEQ图1.\*ARABIC78图1.SEQ图1.\*ARABIC79图1.SEQ图1.\*ARABIC80图1.SEQ图1.\*ARABIC81图1.SEQ图1.\*ARABIC82图1.SEQ图1.\*ARABIC8Mesh模块—划分网格参照1.1.3，采用默认的设置，将四个Part划分网格。Assembly模块—组装模型在环境栏Module中选择Assembly，点击，弹出CreateInstance，选中标准层剪力墙的Part（Wall-Copy），如REF_Ref387506637\h图1.84，点击OK。点击，选中视图中的剪力墙，左下角出现，移动的起点采用默认值（0,0,0），点击鼠标滚轮，左下角，移动的终点输入（0,0,4.5），点击鼠标滚轮，点击OK。点击，选择视图中的剪力墙，点击鼠标滚轮，弹出LinearPattern窗口，如REF_Ref387506645\h图1.85，在Direction1中，Number输入8，Offset输入3.6，Direction选择Z轴；Direction2中，Number输入1，表示不进行阵列复制，点击OK。图1.SEQ图1.\*ARABIC84图1.SEQ图1.\*ARABIC85点击，弹出CreateInstance，选中首层剪力墙的Part（Wall），点击OK。剪力墙的组装已经完成，如REF_Ref387506665\h图1.86。图1.SEQ图1.\*ARABIC86点击，弹出CreateDisplayGroup窗口，Item中选择Partinstances，Method选择Instancenames，选择右侧所有的Instance，如REF_Ref387506678\h图1.87，点击SaveSelectionAs，弹出SaveSelectionAs窗口，Name输入Shear_Wall，点击OK，再点击Remove，视图中的剪力墙被隐藏起来，为以后的组装提供方便，点击Dismiss。图1.SEQ图1.\*ARABIC87点击，弹出CreateInstance窗口，选择XZ_Frame，点击OK，视图中出现平面框架，如REF_Ref387506695\h图1.88，注意，此时创建的平面框架部件的方向为XY平面，所图1.SEQ图1.\*ARABIC88以需要对该部件进行旋转操作，点击，选中平面框架，点击Done，左下角出现，旋转的起点采用默认值（0,0,0），点击鼠标滚轮，左下角出现，旋转的终点输入（1,0,0），点击鼠标滚轮，左下角出现，旋转角度输入90，点击鼠标滚轮，完成旋转，如REF_Ref387506710\h图1.89，点击OK。图1.SEQ图1.\*ARABIC89点击，选中平面框架，点击Done，弹出LinearPattern窗口，如REF_Ref387506722\h图1.90，在Direction1中，Number输入4，Offset输入6，Direction选择Y轴；Direction2中，Number输入1，表示不进行阵列复制，点击OK。图1.SEQ图1.\*ARABIC90点击，弹出CreateInstance窗口，选择Y_Beam，点击OK，视图中出现X方向的梁，点击，将其旋转成Y方向的梁。点击，将Y方向的梁移到框架中适当的位置，点击，选中Y方向的梁，通过阵列复制操作，将剩下的梁补全，完成之后如REF_Ref387506737\h图1.91。图1.SEQ图1.\*ARABIC91点击，显示全部的部件，点击，将框架移到剪力墙适当的位置，完成之后如REF_Ref387506750\h图1.92。图1.SEQ图1.\*ARABIC92点击，弹出Merge/CutInstances窗口，Partname命名为Structure，Operations—Merge—Mesh，Mergenodes：All，注意不要勾选Removeduplicateelements，点击Continue，选择整体结构，点击鼠标滚轮，点击Yes，再次点击Yes，如REF_Ref387506766\h图1.93。（操作过程可以参照1.1.4）图1.SEQ图1.\*ARABIC9Property模块—定义材料具体参见1.1.2，指定完截面属性，如REF_Ref387506844\h图1.94。图1.SEQ图1.\*ARABIC9Step模块—建立模态分析步具体参见1.1.5。Load模块—定义边界条件具体参见1.1.6。Job模块—创建分析作业与提交分析具体参见1.1.7。0Visualization模块—分析结果查看计算结果如REF_Ref387506932\h图1.95所示。图1.SEQ图1.\*ARABIC951.3【方法三】INP数据文件建模单位制：N、m、kg、s对于复杂的结构，利用前两种建模方法，在ABAQUS中很难完成建模，工程中用的比较多的建模软件有PKPM、YJK、SAP2000、ETABS和MIDAS，这些软件不仅能快速的建立模型，更重要的是它们能生成模型的数据信息，这为间接地转成ABAQUS的INP数据文件提供了便利，这里只介绍如何利用MIDAS软件建立的模型来编写ABAQUS的INP数据文件。1.3.1MIDAS中建立模型首先在MIDAS软件中建立相应的分析模型，如REF_Ref387507134\h图1.96。图1.SEQ图1.\*ARABIC96然后对模型进行网格划分，划分完之后如REF_Ref387507140\h图1.97。图1.SEQ图1.\*ARABIC97编写INP文件1.编辑模型节点信息—从MIDAS中提取模型所有的节点编号及节点坐标，新建一TXT文本，按照如REF_Ref387759538\h图1.98所示格式编辑节点，文件开头为*Node，第二行及以后，每行的四个数据依次为：节点编号、x坐标、y坐标和z坐标，注意后面的逗号，文件另存为model_node.inp。图1.SEQ图1.\*ARABIC982.编辑模型单元信息—首先从MIDAS中提取剪力墙单元的信息，新建一TXT文本，按照如REF_Ref387760380\h图1.99所示格式编辑墙单元，文件第一行以关键字*ELEMENT开头，TYPE=S4R，表示单元类型为S4R，ELSET=wall，命名该单元集合命为wall；第二行及以后，每行的五个数据依次为：单元编号和四个组成该单元的节点编号，注意后面的逗号；图1.SEQ图1.\*ARABIC99下一步提取柱单元的信息，继续在该文件中编写，按照如REF_Ref387761391\h图1.100所示格式编辑柱单元，TYPE=B31，表示采用B31单元，集合命为column。图1.SEQ图1.\*ARABIC100最后提取梁单元的信息，为了方便以后截面方向的指定，这里将梁单元分成两个单元集合，一个是平行X轴的梁单元集合beam_x，一个是平行Y轴的梁单元集合beam_y，按照如REF_Ref387762076\h图1.101和REF_Ref387762083\h图1.102所示格式编辑梁单元。文件另存为model_element.inp。图1.SEQ图1.\*ARABIC101图1.SEQ图1.\*ARABIC1023.编辑模型材料信息—新建一TXT文本，按照如REF_Ref387844086\h图1.103所示格式编辑材料，文件另存为model_material.inp；图1.SEQ图1.\*ARABIC1034.编辑截面信息—新建一TXT文本，按照如REF_Ref387844989\h图1.104所示格式定义编辑各截面，文件另存为model_section.inp。图1.SEQ图1.\*ARABIC1045.编辑边界条件—从MIDAS中提取模型边界的节点编号，新建一TXT文本，按照如REF_Ref387845593\h图1.105所示格式，文件另存为model_boundary.inp。图1.SEQ图1.\*ARABIC1056.创建分析步—新建一TXT文本，按照如REF_Ref387845727\h图1.106所示格式定义模态分析步，文件另存为model_step.inp。图1.SEQ图1.\*ARABIC1067.建立model.inp数据文件，按照如REF_Ref387846433\h图1.107所示格式，以关键字*HEADING开头，采用*INCLUDE命令，依次调用model_node.inp、model_element.inp、model_section.inp、model_material.inp、model_boundary.inp和model_step.inp保存。图1.SEQ图1.\*ARABIC1071.3.3模型导入运行ABAQUS，打开File-Import-Model，弹出ImportModel窗口，如REF_Ref387507157\h图1.108所示，FileFilter选择*.inp格式，导入model.inp文件。图1.SEQ图1.\*ARABIC108ImportModel窗口转换得到的ABAQUS模型如REF_Ref387507163\h图1.109所示，特别要注意一下材料信息是否完整！进入到Property模块—Material—Manager进行查看！图1.SEQ图1.\*ARABIC1091.3.4Job模块Job模块—创建分析作业与提交分析具体参见1.1.7。1.3.5Visualization模块—分析结果查看计算结果如REF_Ref387847407\h图1.110所示。图1.SEQ图1.\*ARABIC110

第2章钢筋在ABAQUS中的实现2.1钢筋混凝土悬臂梁—实体单元2.1.1模型介绍【例题2.1】梁截面尺寸为300mm×600mm，长5000mm，混凝土保护层厚度为30mm。混凝土强度等级采用C30梁顶配218，梁底配318，HRB400；箍筋8@200，HPB300单位制：N、mm、t、s2.1.2建模过程本例题采用实体单元进行建模，混凝土梁采用C3D8R单元（一次缩减积分单元），钢筋采用T3D2单元。Part模块建立梁Part—点击，弹出CreatePart窗口，如REF_Ref387511349\h图2.1所示，点击Continue，进入到Sketch绘图界面，点击，根据提示输入梁截面的两个对角坐标数值（150,300）和（-150，-300），点击鼠标滚轮，点击Done，弹出EditBaseExtrusion，如REF_Ref387511720\h图2.2所示，在Depth中输入5000，点击OK，梁Part如REF_Ref387511828\h图2.3所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC1图2.SEQ图2.\*ARABIC2图2.SEQ图2.\*ARABIC3建立纵筋Part—点击，弹出CreatePart窗口，如REF_Ref387512038\h图2.4所示，点击点击Continue，进入到Sketch绘图界面，点击，根据提示输入纵筋的坐标（0,0）和（5000，0），点击鼠标滚轮，点击Done，纵筋Part如REF_Ref387512244\h图2.5所示。建立箍筋Part—点击，弹出CreatePart窗口，如REF_Ref387512468\h图2.6所示，点击Continue，进入到Sketch绘图界面，点击，根据提示输入箍筋的两个对角坐标数值（120,270）和（-120，-270），点击鼠标滚轮，点击Done，箍筋Part如REF_Ref387512490\h图2.7所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC4图2.SEQ图2.\*ARABIC5图2.SEQ图2.\*ARABIC6图2.SEQ图2.\*ARABICProperty模块定义混凝土材料C30—点击，弹出EditMaterial窗口，如REF_Ref387563554\h图2.8所示，Name命名C30，General—Density—MassDensity中输入2.5e-9，Mechanical—Elastic—Young’sModulus中输入3e4，Poisson’sRatio中输入0.2，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC8定义箍筋材料HPB300—点击，弹出EditMaterial窗口，如REF_Ref387563596\h图2.9所示，Name命名HPB300，General—Density—MassDensity中输入7.8e-9，Mechanical—Elastic—Young’sModulus中输入2.1e5，Poisson’sRatio中输入0.3，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC9定义纵筋材料HRB400—点击，弹出EditMaterial窗口，如REF_Ref387564225\h图2.10所示，Name命名HRB400，General—Density—MassDensity中输入7.8e-9，Mechanical—Elastic—Young’sModulus中输入2.0e5，Poisson’sRatio中输入0.3，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC10创建混凝土梁截面—点击，弹出CreateSection窗口，如REF_Ref387564452\h图2.11所示，Name命名为liang，Category中选择Solid,Type中选择Homogeneous，点击Continue，弹出EditSection窗口，如REF_Ref387564588\h图2.12所示，Material中选择C30，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC11图2.SEQ图2.\*ARABIC12创建箍筋截面—点击，弹出CreateSection窗口，如REF_Ref387564675\h图2.13所示，Name命名为，Category中选择Beam,Type中选择Truss，点击Continue，弹出EditSection窗口，如REF_Ref387564972\h图2.14所示，Material中选择HPB300，Cross-sectioalarea中输入箍筋8的截面面积50.3，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC13图2.SEQ图2.\*ARABIC14创建纵筋截面—点击，弹出CreateSection窗口，如REF_Ref387565224\h图2.15所示，Name命名为，Category中选择Beam,Type中选择Truss，点击Continue，弹出EditSection窗口，如REF_Ref387565235\h图2.16所示，Material中选择HRB400，Cross-sectioalarea中输入纵筋18的截面面积254.5，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC15图2.SEQ图2.\*ARABIC16赋梁截面—在环境栏Part栏中选择liang，点击，选择界面中的梁，点击Done，弹出EditsectionAssignment窗口，如REF_Ref387566071\h图2.17所示，在Section中选择liang，点击OK，点击Done。图2.SEQ图2.\*ARABIC17赋箍筋截面—在环境栏Part栏中选择gujin，点击，选择界面中的箍筋，点击Done，弹出EditsectionAssignment窗口，如REF_Ref387566255\h图2.18所示，在Section中选择gujin，点击OK，点击Done。图2.SEQ图2.\*ARABIC18赋纵筋截面—在环境栏Part栏中选择zongjin，点击，选择界面中的纵筋，点击Done，弹出EditsectionAssignment窗口，如REF_Ref387566456\h图2.19所示，在Section中选择zongjin，点击OK，点击Done。图2.SEQ图2.\*ARABICAssembly模块点击，弹出CreateInstance窗口，如REF_Ref387568036\h图2.20所示，InstanceType中Dependent表示在Mesh模块下网格划分在Part上，Independent表示在Mesh模块下网格划分在Instance，点击OK，界面出现箍筋和纵筋，如REF_Ref387568243\h图2.21所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC20图2.SEQ图2.\*ARABIC21生成钢筋骨架—点击，选择纵筋，点击左下角出现的Done，在中输入（0,0,0），点击鼠标滚轮，在中输入（0,1,0），点击鼠标滚轮，在中输入-90，点击鼠标滚轮，点击OK。点击，选择纵筋，点击Done，如REF_Ref387585580\h图2.22所示，选择纵筋上的端点，再选择箍筋右上角的角点，点击OK，如REF_Ref387585781\h图2.23所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC22图2.SEQ图2.\*ARABIC23点击，选择纵筋，点击Done，弹出Linearpattern窗口，如REF_Ref387586157\h图2.24所示，在Direction1中Number栏中输入2，Offset栏中输入240；在Direction2中Number栏中输入2，Offset栏中输入540，其中（Direction）用来选择复制的方向，（Flip）用来选择正负方向，点击OK，如REF_Ref387586363\h图2.25所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC24图2.SEQ图2.\*ARABIC25点击，选择箍筋，点击Done，弹出Linearpattern窗口，如REF_Ref387586527\h图2.26所示，在Direction1中点击，选择Z坐标轴，如果方向不对，通过，变换一下即可，Number栏中输入26，Offset栏中输入200；在Direction2中不需要输入，在Number栏中输入1即可，点击OK，如REF_Ref387586731\h图2.27所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC26图2.SEQ图2.\*ARABIC27点击，将liang添加进去，如REF_Ref387586961\h图2.28所示。点击，可以查看内部配筋，如REF_Ref387587037\h图2.29所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC28图2.SEQ图2.\*ARABIC2Interaction模块定义钢筋和混凝土的约束关系—点击，弹出CreateDisplayGroup窗口，如REF_Ref387673376\h图2.30所示，Item中选择PartInstances，在右侧找到liang-1，点击下方的Remove，将混凝土Part隐藏掉，如REF_Ref387673387\h图2.31所示，点击Dismiss。图2.SEQ图2.\*ARABIC30图2.SEQ图2.\*ARABIC31点击，弹出CreateConstraint窗口，如所示，在Type中选择Embeddedregion，点击Continue，选择整个钢筋骨架，点击Done，左下角出现，点击WholeModel，弹出EditConstraint窗口，如REF_Ref387674044\h图2.32所示，这里采用默认设置，点击OK。点击，将所有的Part显示，如REF_Ref387674163\h图2.33所示，约束关系定义完成。图2.SEQ图2.\*ARABIC32图2.SEQ图2.\*ARABIC3Load模块点击，弹出CreateBoundaryCondition窗口，如REF_Ref387587254\h图2.34所示，Category中选择Mechanical，TypesforSelectedStep中选择Displacement/Rotation，点击Continue，选择施加边界条件的面，点击鼠标滚轮，弹出EditBoundaryCondition窗口，如REF_Ref387587449\h图2.35所示，勾选U1、U2、U3、UR1、UR2和UR3，点击OK，如REF_Ref387587486\h图2.36所示，边界条件定义完成。图2.SEQ图2.\*ARABIC34图2.SEQ图2.\*ARABIC35图2.SEQ图2.\*ARABIC3Mesh模块因为在Assembly模块中（节），InstanceType中选择了Dependent，所以得对Part进行网格划分，在环境栏中选择Part—选择liang，点击，弹出GlobalSeeds窗口，如REF_Ref387590334\h图2.37所示，在Approximateglobalsize中输入100，点击OK，点击，点击左下角的Yes，梁Part网格划分完成，如REF_Ref387590453\h图2.38所示，点击，弹出ElementType窗口，如REF_Ref387590656\h图2.39所示，采用C3D8R单元，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC37图2.SEQ图2.\*ARABIC38图2.SEQ图2.\*ARABIC39在环境栏中选择Part—选择gujin，点击，弹出GlobalSeeds窗口，如REF_Ref387590334\h图2.37所示，在Approximateglobalsize中输入100，点击OK，点击，点击左下角的Yes，箍筋Part网格划分完成，点击，选择箍筋，点击Done，弹出ElementType窗口，如REF_Ref387590839\h图2.40所示，Family中选择Truss，采用T3D2单元，点击OK。重复以上操作，对纵筋Part进行网格划分。图2.SEQ图2.\*ARABIC402.2钢筋混凝土悬臂梁—B31单元本节将分别采用rebar和I型钢模拟梁中的钢筋，并对结果进行对比。注意：这两种方法只考虑纵筋，不考虑箍筋。2.2.1模型介绍【例题2.2】梁截面尺寸为300mm×500mm，长5000mm，混凝土保护层厚度为30mm，混凝土强度等级采用C30，钢筋采用HRB400，梁顶配220，梁底,220，在梁端施加集中力50KN，如REF_Ref387591234\h图2.41和REF_Ref387591238\h图2.42所示。单位制：N、mm、t、s图2.SEQ图2.\*ARABIC41图2.SEQ图2.\*ARABIC422.2.2建模过程—钢筋采用rebar模拟参考《AbaqusKeywordsReferenceManual》中的*rebar：Products:

Abaqus/Standard

Abaqus/Explicit

Type:

ModeldataLevel:

Part,

Partinstance

Requiredparameters:ELEMENTSet

ELEMENT=BEAM

todefinerebarinbeamelementsinanAbaqus/Standardanalysis.Set

ELEMENT=SHELL

todefinerebarinthree-dimensionalshellelements.Rebarcannotbeusedwithtriangularshellelements.Set

ELEMENT=AXISHELL

todefinerebarinaxisymmetricshellelements.Set

ELEMENT=MEMBRANE

todefinerebarinthree-dimensionalmembraneelements.Rebarcannotbeusedwithtriangularmembraneelements.Set

ELEMENT=AXIMEMBRANE

todefinerebarinaxisymmetricmembraneelementsinanAbaqus/Standardanalysis.Set

ELEMENT=CONTINUUM

todefinerebarincontinuum(solid)elements.Rebarcannotbeusedwithanyplanetriangular,triangularprism,tetrahedral,orinfiniteelements.MATERIALSetthisparameterequaltothenameofthematerialofwhichtheserebararemade.NAMESetthisparameterequaltoalabelthatwillbeusedtorefertothisrebarset.Thislabelcanbeusedindefiningrebarprestressandoutputrequests.Eachlayerofrebarmustbeassignedaseparatenameinaparticularelementorelementset.Datalinestodefinerebarinbeamelements:

Firstline:Elementnumberornameoftheelementsetthatcontainstheserebar.Cross-sectionalareaoftherebar.Distance

(see

Figure17.11–1).Distance

.Repeatthisdatalineasoftenasnecessary.Eachlinedefinesasinglerebar.Figure17.11–1

Rebarlocationinabeamsection.根据《AbaqusKeywordsReferenceManual》，rebar不能用在Abaqus/CAE中，所以只能在INP文件中利用关键字进行添加，然后提交INP文件进行分析。Part模块点击，弹出CreatePart窗口，如REF_Ref387650647\h图2.43所示，BaseFeature—Shape中选择Wire，点击Continue，进入到Sketch绘图界面，点击，根据提示起始坐标输入（0,0）和终点坐标输入（5000，0），点击鼠标滚轮，点击Done，混凝土梁Part如REF_Ref387650913\h图2.44所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC43图2.SEQ图2.\*ARABIC4Property模块定义混凝土材料C30—点击，弹出EditMaterial窗口，如REF_Ref387651289\h图2.45所示，Name命名C30，General—Density—MassDensity中输入2.5e-9，Mechanical—Elastic—Young’sModulus中输入3e4，Poisson’sRatio中输入0.2，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC45定义钢筋HRB400—点击，弹出EditMaterial窗口，如REF_Ref387651612\h图2.46所示，Name命名HRB400，General—Density—MassDensity中输入7.8e-9，Mechanical—Elastic—Young’sModulus中输入2.0e5，Poisson’sRatio中输入0.3，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC46点击,弹出CreateSection窗口，如REF_Ref387674789\h图2.47所示，Category选择Beam，Type选择Beam，点击Continue，弹出EditBeamSection窗口，如REF_Ref387674991\h图2.48所示，在Materialname栏中选择C30，点击（CreateBeamProfile），弹出CreateProfile窗口，如REF_Ref387675149\h图2.49所示，Shape中选择Rectangular，点击Continue，弹出EditProfile窗口，如REF_Ref387676318\h图2.50所示，根据要求输入a：300，b：500，点击OK，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC47图2.SEQ图2.\*ARABIC48图2.SEQ图2.\*ARABIC49图2.SEQ图2.\*ARABIC50点击，选择梁，点击Done，弹出EditSectionAssignment窗口，如REF_Ref387677049\h图2.51所示，点击OK，梁的属性指定完成。图2.SEQ图2.\*ARABIC51梁截面方向指定—点击，选择梁，点击Done，左下角出现n1方向向量，这里采用默认设置，点击鼠标滚轮，点击OK，梁截面方向指定完成。可以通过点击View—PartDisplayOptions，如REF_Ref387677553\h图2.52所示，勾选下方的Renderbeamprofiles，来查看梁的渲染效果，点击OK，渲染之后的梁如REF_Ref387677558\h图2.53所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC52图2.SEQ图2.\*ARABIC5Assembly模块点击，弹出CreateInstance窗口，如REF_Ref387651805\h图2.54所示，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC5Step模块点击，弹出CreateStep窗口，如REF_Ref387651805\h图2.54所示，ProcedureType中选择General—Static，General，点击Continue，弹出EditStep窗口，如REF_Ref387652247\h图2.55所示，采用默认设计，点击OK。REF_Ref387651805\h图2.54图2.SEQ图2.\*ARABIC55点击Output—FieldOutputRequests—Manager，弹出FieldOutputRequestsManager窗口，如REF_Ref387679727\h图2.56所示，点击Edit，弹出EditFieldOutputRequest窗口，如REF_Ref387679909\h图2.57所示，勾选SF和Outputforrebar，其他选项采用默认值，点击OK，回到FieldOutputRequestsManager窗口，点击Dismiss。图2.SEQ图2.\*ARABIC56图2.SEQ图2.\*ARABIC5Load模块点击，弹出CreateBoundaryCondition窗口，如REF_Ref387652418\h图2.58所示，点击Continue，选择梁左端点（坐标值为（0，0）），点击Done，弹出EditBoundaryCondition窗口，如REF_Ref387652603\h图2.59所示，勾选U1、U2、U3、UR1、UR2和UR3，点击OK；点击，弹出CreateLoad窗口，如REF_Ref387652722\h图2.60所示，Category选择Mechanical，TypesforSelectedStep选择Concentratedforce，点击Continue，选择梁右端点（坐标值为（5000，0）），点击Done，弹出EditLoad窗口，如REF_Ref387652938\h图2.61所示，在CF2处输入-50000，点击OK，如REF_Ref387653009\h图2.62所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC58图2.SEQ图2.\*ARABIC59图2.SEQ图2.\*ARABIC60图2.SEQ图2.\*ARABIC61图2.SEQ图2.\*ARABIC6Mesh模块在环境栏Object中点选Part—beam，点击，弹出GlobalSeeds窗口，如REF_Ref387653336\h图2.63所示，在Approximateglobalsize中输入500，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC63点击，左下角出现，点击Yes。点击，弹出ElementType窗口，如REF_Ref387653545\h图2.64所示，这里采用B31单元，直接采用默认设置即可，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC6Job模块点击，弹出CreateJob窗口，如REF_Ref387653967\h图2.65所示，Name命名为Job-rebar，点击Continue，弹出EditJob窗口，如REF_Ref387654003\h图2.66所示，这里采用默认设置，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC65图2.SEQ图2.\*ARABIC66点击，弹出JobManager，如REF_Ref387654256\h图2.67所示，点击WriteInput，输出Input文件，点击Dismiss，关闭窗口。图2.SEQ图2.\*ARABIC6在INP文件中添加钢筋（rebar）打开Job-rebar.inp，找到*EndPart关键词，在*EndPart之前添加以下命令流：*rebar,ELEMENT=BEAM,MATERIAL=HRB400,name=r1_PickedSet4,314.159,120,220*rebar,ELEMENT=BEAM,MATERIAL=HRB400,name=r2_PickedSet4,314.159,-120,220*rebar,ELEMENT=BEAM,MATERIAL=HRB400,name=r3_PickedSet4,314.159,-120,-220*rebar,ELEMENT=BEAM,MATERIAL=HRB400,name=r4_PickedSet4,314.159,120,-220详细解释可以参见《AbaqusKeywordsReferenceManual》中的*rebar，保存修改后的INP文件。提交分析作业点击，弹出CreateJob窗口，如REF_Ref387679082\h图2.68所示，Source选择Inputfile，点击，选择要提交分析的INP文件路径，点击Continue，弹出EditJob窗口，采用默认设置，点击OK。点击，弹出JobManager窗口，点击Submit提交分析作业进行分析，当Status显示Completed时，表示分析完成，点击Results，进入后处理模块。图2.SEQ图2.\*ARABIC60Visualization模块梁弯矩云图：图2.SEQ图2.\*ARABIC69钢筋应力和应变（查看.dat文件）：ELEMENTREBARPTFOOT-NOTES11E111R1198.664.9332E-041R2198.664.9332E-041R31-98.66-4.9332E-041R41-98.66-4.9332E-04钢筋承受的弯矩：混凝土承受的弯矩：2.2.3建模过程—钢筋采用I型钢模拟（基于钢筋面积等效的方法）根据面积等效，计算得到I型钢尺寸为：H440×240×2.62×0.02。采用2.2.2节建立的模型，只包含混凝土梁Part（不包括rebar），通过CAE界面添加I型钢（或者在INP文件中，通过关键词*elcopy命令，完成型钢的添加，具体用法将在第三章中介绍。）。Part模块复制梁Part，如REF_Ref387933772\h图2.70所示，弹出PartCopy窗口，如REF_Ref387933806\h图2.71所示，Part命名为steel，CopyOptions勾选Compressfeatures（geometrypartsonly），点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC70图2.SEQ图2.\*ARABIC7Property模块点击，弹出CreateSection窗口，如REF_Ref387857441\h图2.72所示，Name命名为steel，Category选择Beam，Type选择Beam，点击Continue，弹出EditBeamSection窗口，如REF_Ref387857541\h图2.73所示，Materialname栏中选择HRB400，点击，弹出CreateProfile窗口，如REF_Ref387857725\h图2.74所示，Name命名为steel，Shape中选择I，点击Continue，弹出EditProfile窗口，如REF_Ref387857893\h图2.75所示，输入各尺寸数据，点击OK，回到EditBeamSection窗口，在Profilename栏中选择steel，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC72图2.SEQ图2.\*ARABIC73图2.SEQ图2.\*ARABIC74图2.SEQ图2.\*ARABIC75在环境栏Part中选择steel，点击，选择steelPart，点击Done，弹出EditSectionAssignment窗口，如REF_Ref387934088\h图2.76所示，Section栏中选择steel，点击OK。图2.SEQ图2.\*ARABIC76点击，选择steelPart，点击Done，左下角出现输入n1方向，这里采用默认的即可（0，0，-1），点击鼠标滚轮，点击OK。菜单栏中View—PartDisplayOptions，弹出PartDisplayOptions窗口，如REF_Ref387934544\h图2.77所示，勾选Renderbeamprofiles，可以渲染I型钢截面的形状，如REF_Ref387934579\h图2.78所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC77图2.SEQ图2.\*ARABIC7Mesh模块对steelPart进行网格划分，网格大小为500。Assembly模块点击，弹出CreateInstance窗口，如REF_Ref387934891\h图2.79所示，选择steel，点击OK，此时界面内有beam和steel两个Part。图2.SEQ图2.\*ARABIC79点击，弹出Merge/CutInstances窗口，如REF_Ref387935176\h图2.80所示，Operations选择Merge—Mesh，Mergenodes选择All，不要勾选Removeduplicateelements，点击Continue，选中界面中的两个Part，点击Done，左下角会提示Thenodeshighlightedinmagentawillbemerged，如REF_Ref387935298\h图2.81所示，点击Yes，再次点击Yes。图2.SEQ图2.\*ARABIC80图2.SEQ图2.\*ARABIC81点击View—AssemblyDisplayOptions，弹出AssemblyD