基于abaqus中cohesive element 对钢筋混凝土粘结性能的研究[整理]

第一种方法划分网格比较复杂;第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐;因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。 3. 有限元分析实例

3.1 试验介绍及有限元材料选取

以Congqi Fang等试验为依据，在该试验中混凝土采用C50，采用20mm直径的钢筋，进行拉拔，下图为其试验模型。

为简便起见，采用空间轴对称建模，如图9所示: 所采用的材料参数如下: 表1 混凝土材料主要参数 E 弹性模量 () 混凝土强度 ()

Dilation angle 膨胀角() Eccentricity 偏心率

fb0/fc0双轴极限抗压强度/单轴极限抗压强度 K 不变应力比

Viscosity parameter 粘聚系数 3E+10 50MPa 30

0.1 1.16 0.6667 0

钢筋采用理想弹塑性材料，弹性模量E为2.1e+11，泊松比为0.3，极限强度为 4.404e+8。

表2 Cohesive的参数取值如下: E () G1 () G2 ()

Nominal stress normal only mode() Nominal stress First direction() Nominal stress second direction() Displacement at failure(m) 9.375E10 9.375E10 0 5.9E6 5.9E6 0 0.002

2.2 数值模拟结果与试验结果对比， 如图10:

图2钢筋混凝土粘结试验及数值模拟对比

图3中给出了不同界面刚度取值对应的粘结滑移曲线。 图3界面刚度K值对粘结滑移曲线的影响

K取值越大，相应的弹性阶段所消耗的能量越小，初始损伤后消耗的能量越大，初始损伤后的延性越好，从图中可以看出，刚度增大后，后期的最小承载力并没有太大变化，而刚度减小后，对荷载影响颇大，因此选择合适的界面刚度对于钢筋混凝土之间粘结性能的模拟至关重要。

结论

通过引入界面单元来模拟钢筋与混凝土的粘结性能，得出如下结论: (1)abaqus中的cohesive element可以实现钢筋与混凝土粘结性能的模拟，采用轴对称建模，其计算结果与文献试验中的结果符合较好，说明该模型合理，对钢筋混凝土粘结有一定的参考价值。

(2)图2中可以看出，虽然有限元模拟在荷载峰值点上吻合较好，但在加载后期模拟效果较差，说明仅仅采用双线性本构模拟还是过于简单。

(3)从图3可以看出，初始刚度对荷载的影响很大，因此采用abaqus进行有限元模拟时，需选择合适的刚度取值。

参考文献:

(1)陈强，邹道勤，毛土明，冷轧螺旋钢筋与混凝土黏结性能研究[期刊论文] 混凝土，2011(2) (2)Pedro P. Camanho,Carlos G. Dávila,Mixed-Mode Decohesion Finite Elementsfor the

Simulation of Delamination inComposite Materials.NASA/TM-2002-211737 (3)CongqiFanga, Karin Lundgren, Liuguo Chen, Chaoying Zhu, Corrosion influence on bond

inreinforced concrete.Cement and Concrete Research 34 (2004) 2159–2167

(4)abaqus,2009,Standard User’s Manual.