基于DIANA中不同裂缝模型混凝土梁开裂模模

基于DIANA中不同裂缝模型的混凝土梁开裂模拟1主讲人：贾明杰敦樸文化传播（上海）有限公司目录弥散开裂离散开裂不同裂缝模型分析结果对比1232多向固定裂缝模型总应变裂缝模型弥散开裂与离散开裂弥散开裂离散开裂3DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件弥散开裂模型的分类概念：混凝土的开裂通过单元的裂缝应变来表示，裂缝分布在单元内，位于积分点位置。𝜀��𝜀��=0.5���𝜀�����𝜀��=0.75���21弥散开裂多向固定裂缝模型总应变裂缝模型正交裂缝非正交裂缝–

前川模型转动4DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件固定多向固定裂缝模型多向，指多条丌同方向裂缝固定，每条裂缝方向固定�𝑐�

=单元应变的分解：𝜀

=

𝜀𝑒

+𝜀𝑐�由n条裂缝的裂缝应变组成的向量：�𝑐�,

�𝑐�,

…

,

�𝑐�,

…

,

�𝑐�

𝑇

1

2

𝑖

�转换为单元的裂缝应变：𝜀𝑐�

=

𝑁�𝑐�5DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件多向固定裂缝模型同理，对由n条裂缝的裂缝应力组成向量：𝑠𝑐�

=𝑠𝑐�

,

𝑠𝑐�

,

…

,

𝑠𝑐�

,

…

,

𝑠𝑐�

1

2

𝑖 �𝑇不单元应力的转换关系为：𝑠𝑐�

=

𝑁𝑇𝜎假设裂缝的应力向量不应变向量存在如下关系：𝑠𝑐�

=

�

�𝑐�上述表达式的形式可以体现出丌同裂缝之间的耦合的影响，而实际上，这种耦合往往是复杂且丌必要的。所以在多向固定裂缝模型中，将每条裂缝的应变和应力关系解耦地表达为如下形式：𝑐�𝑠1

=

�

�1𝑐�𝑐�𝑠1

=

�

�1𝑐�…𝑠𝑖𝑖𝑐�=��𝑐�…𝑠��6DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件𝑐�=��𝑐�多向固定裂缝模型二维主应力空间的拉伸截断（Tension

cut-off）开裂标准：在二维应力空间内，当裂缝处的应力状态达到拉伸截断标准时混凝土开裂。应力状态变化：单元的应力状态的改变会导致新裂缝生成。新裂缝生成标准：• 主拉应力超过抗拉强度（拉伸截断）• 当前主拉应力方向不已有裂缝法向的夹角超过规定的临界角度TD临界角

60°7DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件临界角5°多向固定裂缝模型裂缝应力-应变关系：开裂后的混凝土行为通过拉伸软化关系以及加卸载割线刚度来确定。𝑐�=��𝑖𝑐�，可以迚一步对单条裂缝的应力-应变关系，𝑠𝑖

解耦为：𝜎��𝜏��𝑐�=𝑐�

𝐼𝐷�𝑒𝑐𝑎��

00𝐷�𝑒𝑐𝑎��𝐼𝐼��𝜀𝑐����𝑐�𝐷�𝑒𝑐𝑎��.𝑐���𝑒��𝐼�𝑒𝑐𝑎��.��𝑒�𝑖���=

�𝑖�

𝐷𝐼,� (𝜀��

��𝑐�

)��𝜀𝑐�开裂后的拉伸软化关系的表达：8DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件𝜎����𝑐�=�(𝜀𝑐�

)卸载-再加载过程中裂缝法向刚度始终取所经历的最小值多向固定裂缝模型拉伸软化关系注：多向固定裂缝模型中丌包含混凝土压缩段的应力-应变关系定义9DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件多向固定裂缝模型剪力滞留，由于开裂的原因，材料的剪切刚度通常会下降。这里提供完全剪力滞留和恒定剪力滞留两种方式。𝐷�𝑒𝑐𝑎��𝐼𝐼=

∞完全剪力滞留裂缝剪切刚度无穷大，即裂缝在现有受力状态下丌产生额外的裂缝应变，材料整体剪切刚度仍然为弹性剪切刚度。𝜎��𝑐�𝜏��𝑐�=𝐼𝐷�𝑒𝑐𝑎��

00𝐷�𝑒𝑐𝑎��𝐼𝐼��𝜀𝑐����𝑐�回顾�𝑒𝑐𝑎��𝐷𝐼𝐼=�1−�𝐺10DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件恒定剪力滞留剪切滞留因子取0<<1，当=1时，即为完全剪力滞留。默认值取0.01。多向固定裂缝模型裂缝模型的应用在DIANA中是通过定义材料实现的。基础属性输入：弹性模量、泊松比、质量拉伸截断选项受拉软化关系选项剪切滞留选项11DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件总应变裂缝模型12DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件什么是总应变？“总应变”是相对于多向固定裂缝模型中“弹性应变”和“裂缝应变”的概念。在多向固定裂缝模型中，弹性应变和裂缝应变分开独立计算，而在总应变裂缝模型中，采用总应变直接计算。裂缝形式多向固定裂缝模型：可有多条裂缝，裂缝之间通过临界角控制总应变裂缝模型：一个积分点最多3条裂缝，裂缝主应力方向，相互之间呈现正交关系总应变裂缝模型固定模型与转动模型总应变裂缝模型根据裂缝方向是否跟随主应力方向变化可以分为固定裂缝模型和转动裂缝模型。固定裂缝模型转动裂缝模型13DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件• 转动裂缝模型非常适合钢筋混凝土结构的分析，得到了长期应用。• 固定裂缝模型的概念更接近于开裂行为的物理本质。总应变裂缝模型固定模型与转动模型总应变固定裂缝总应变旋转裂缝1.952.002.052.102.152.202.252.300100030004000principalstress

s1

(top

rightcorner)2000ForceF2

[N]Multiple

FixedMultipleFixedtoldir=

5TotalStrain

FixedTotalStrain

Rotatingft多向固定多向固定5°

总应变固定总应变转动14DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件总应变裂缝模型加载与卸载引起的劣化总应变裂缝模型中同样采用割线卸载的方式，使用参数来表示在各个方向上历经过的最大/最小应变。15DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件总应变裂缝模型拉伸行为除了常见的本构关系外，DIANA中还包括了各类规范以及钢纤维混凝土的本构关系。16DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件总应变裂缝模型压缩行为17DIANA，最好的混凝土裂缝分析软件总应泊变裂米缝模确型剪力该滞留在使用争固定裂逃缝模型盾时，同啊样需要要考虑剪绳力滞留程的问题落。总应餐变裂缝写模型中止包含的甘剪力滞妖留模型辟如下：Co许ns邀ta条ntSh剖ea狭rRe探te灶nt巡寿io炕nVa假ri屯ab锐leSh辆ea下rRe惑te陶nt指io检nDa驴ma眨geBas喷ed冷She边arRet台ent惭ionAgg奋reg础ate略Si生ze边Bas仍ed宿She鸡arRe理te促nt是io筝nMa逝ek屡aw增a阅Sh钥ea帽rRet经ent语ionCu杰rv围esNor模malCra萝ckStr与ainBas两ed姐She斤arRe衣te后nt哗io肃nAl凝-M见ah域ai税diSh武ea灭rRe毅te加nt则io娇nFun绝cti普on18DIANA，最好艘的混凝箱土裂缝翻分析软件总应变迫裂缝模贤型其他累特点在主属应力购方向猪的裂茅缝坐背标系淹下仍拌然可暖以考交虑由贝泊松欠比引井起的予横向屯效应逗。当氧混凝列土迚弦入开传裂状吴态后升，泊减松比铃的影忠响减点小，唤泊松奔比变励为正疲交异给性以弄适应脑这一访特点择。总应变燥裂缝模副型还可糟以不热野应力膨静胀结合偏。𝜀���=𝜀𝑒��+𝜀�𝑒𝑐ℎ19DIANA，最锣好的邀混凝担土裂驼缝分析软件离散开衰裂界面单等元：本士质上参离散最开裂匙是一魄种界屋面单妨元，奔裂缝隔开裂究表现天为界绳面单躲元相恩连的理单元锡之间拢的相跨对位免移。达到碌抗拉匠强度顺后，箩界面殃单元海同样友迚入夺拉伸哀软化么阶段20DIANA，最悬好的真混凝指土裂魂缝分析软件离散煮开裂拉伸软摔化21DIANA，最好漂的混凝增土裂缝雨分析软件离散开劣裂剪切膨吊胀由于裂轮缝界面柿是粗糙极的，剪区切方向苗的滑移叨同样会睛引起法趁向的相舒对位移丢，即剪边切相对问位移不去法向相慈对位移叨是耦合窗的。恒定食密度仙模型byLietal践.两相项模型byWal菊rav养en粗糙裂螺缝模型byBaž燃antand洽Ga东mba企rov橡a骨料羊嵌锁川关系byWal财rav纱enan傍d具Re蛇in陵ha孙rd菜t粗糙诊裂缝诱模型byGam张bar概ova答an代dKa博ra尽ko瓶ç物理卷模型(两相模冲型)经验斧模型(粗糙裂现缝模型鹿)22DIANA，最倦好的跃混凝玩土裂寒缝分析软件不同裂蜂缝模型路分析结及果对比试验堆结果23DIANA，最好扑的混凝剃土裂缝右分析软件总应变甩转动裂辣缝模型总应变储固定裂裤缝模型（b趋et得a=铅0.班01嘴）总应股变固薪定裂较缝模肢型（b音et罢a=块0.耐1）多向固遇定裂缝遣模型总应狼变转中动裂隔缝模岂型+圆离散鸽裂缝半模型不同裂县缝模型歪分析结括果对比丌同裂狼缝模型酱的荷载vs睁.位移往曲线墙对比24DIANA，最好数的混凝您土裂缝始分析软件微信诉公众戴号DU伙NP享U-绩Ci硬vi晕l敦樸杜路戴桥穷设计交流群478眯149献462中国DIANA高端交导流群534姥415寒912敦樸肆