RC框架结构在地震作用下的损伤机理研究
摘要：本文对ABAQUS有限元中钢筋混凝土的本构关系、破坏准侧及钢筋混凝土结构建模的方法进行了评述。并根据钢筋混凝土的弹塑性有限元原理，对RC框架结构在强震作用下的房屋破坏形式和损伤机理进行了研究。旨在为好听的英文名字女生RC框架结构在地震作用下制定相应的房屋抗震设计、加固和修复规范、地方法规和指南等提供科学可靠的依据。
关键字：有限单元法；RC框架结构；数值模拟分析；ABAQUS；混凝土塑性损伤periodical
一、引言
对强震作用下结构产生严重震害的结构进行原型重复试验几乎是不可能的，结构试验中物理模型的等效使得尺寸效应的影响显著，并且对人力和财力的损耗较大，数值计算由于具有计算速度快、代价低、易于操作实现等诸多优点，故而结构破坏过程的数值模拟分析方法在结构研究领域中得到了广泛的应用。
目前结构反应的数值分析方法分为以有限差分法、变分法有限单元法等为代表的连续介质数值方法和以离散单元法、扩展离散单元法、应用单元法、拉格朗日元法、采用显示积分的
有限单元法为代表的非连续介质方法。当前比较成功的结构倒塌分析数值方法是以上的隐式的有限单元法、显式有限单元法和离散单元法。隐式有限单元方法进行钢筋混凝土框架结构分析中由于其算法的特点，无论是何种改良方法均无法绕过强非线性阶段结构矩阵求逆刚度奇异的问题。显式有限单元方法具有以上隐式有限元精度高的优点，且克服了矩阵奇异而无法求逆的关键问题，具有广阔的发展前景。目前，显式有限单元法进行钢筋混凝土框架结构倒塌仿真目前存在倒塌过程中发生单元消失、复杂应力条件下混凝土本构关系和混凝土与钢筋的联结单元本构关系难以确定、计算时间过长问题，以及建模过于复杂性等问题，采用显式有限单元法进行倒塌还有待进一步深入研究。[2] [3]
ABAQUS有限元软件提供了两种求解模块[1]：ABAQUS/Standard（隐式）和 ABAQUS/Explicit（显示），两种模块均可进行非线性分析模拟。其中ABAQUS/Standard（隐式）中采用的直接积分方法是Hilber-Hughes-Taylor递推格式，ABAQUS/Explicit（显示）采用的是中心差分法。 ABAQUS/Explicit是ABAQUS/Standard的一个子集，主要利用对时间的显式积分来求解动力有限元方程，适合于分析地震、爆炸、冲击等短暂瞬时的动态响应。
二、混凝土的本构模型
由于钢筋混凝土材料的复杂性，现用的各种混凝土破坏准则、本构关系、钢筋的本构关系及钢筋混凝土的混合模型等，都是在模型试验基础的上基于一些假定和简化，从而建立的与模型试验结果基本相符的数学力学模型。不同有限元软件在钢筋混凝土非线性分析中采用不同的模型，各有特点。
有限元软件 ABAQUS在钢筋混凝土分析方面提供了三个混凝土本构模型：Concrete Smeared Cracking model（混凝土弥散开裂）、Concrete Damaged Plasticity model（混凝土塑性损伤）和Cracking model for concrete（混凝土开裂模型）。
1、Concrete Smeared Cracking model（混凝土弥散开裂）
这种模型只适用于ABAQUS/Standard（隐式）分析中，采用受拉弹性开裂和受压等向硬）化弹塑性来模拟混凝土非线性行为 ，可用于梁单元、杆单元、壳单元和实体单元等，Concrete smeared cracking model 分区表达混凝土承载作用下的非线性行为。采用Concrete Smeared Cracking model孔子英文可以通过Keywords： ∗CONCRETE， ∗TENSION STIFFENING，∗SHEAR RETENTION，and ∗FAILURE RATIOS来定义。[4]
2、Cracking model for concrete（混凝土开裂模型）
这种模型只适用ABAQUS/Explicit中拉伸裂纹控制材料行为的应用压缩失效不重要，考虑了由于裂纹引起的材料各向异性性质材料压缩的行为假定为线弹性，脆性断裂准则可以使得材料在拉伸应力过大时失效。可以模拟二维梁、桁架、壳和实体等单元，不能用于三维梁单元；并要求材料开裂前必须是线弹性模型。采用时可以通过Keywords； ∗BRITTLE CRACKING， ∗BRITTLE FAILURE，and ∗BRITTLE SHEAR来定义开裂准侧。
3、Concrete Damaged Plasticity（混凝土塑性损伤）
损伤理论最早是1958年Kachanov提出来用于研究金属徐变的，是被作为一种“考研英语题型劣化因素”而结合到弹性、塑性和粘塑性介质中去。损伤演化方程推导一般使用两种等效性假设，一种是应变等效性假设，另一种是能量等效性假设。
适用于混凝土的各种荷载分析单调应变、循环荷载,、动力载荷、标量损伤模型 (各向同性) 经典动画电影，包含拉伸开裂(cracking)和压缩破碎(crushing)productionmanager，也可以模拟硬度退化机制以及反向加载刚度恢复的混凝土力学特性。使用中通过定以Keywords:∗CONCRETE DAMAGED PLASTICITY、∗CONCRETE TENSION STIFFENING、∗CONCRETE COMPRESSION HARDENING、∗CONCRETE TENSION DAMAGE、∗CONCRETE COMPRESSION DA
翻译证MAGE
三、钢筋混凝土的建模
钢筋混凝土的建模过程可以分整体式和分离式两种。
1、整体式建模。即将钢筋和混凝土简化为一种等弹性模量的来采用，这种方法因简化和实际差别较大，可用分析采用梁单元和壳单元建立的模型中的线弹性分析。
2、分离式建模。钢筋混凝土建模：混凝土模型+钢筋模型+混凝土和钢筋的相互作用。
ABAQUS中分别定义混凝土本构和钢筋的本构关系。
1）钢筋单元模拟
rare是什么意思 Abaqus中可以采用提供的rebar单元来模拟钢筋并通过Concrete和rebar 的相互作用，粘结滑动(bond slip) and 暗销作用(dowel action)都可以通过引入拉伸硬化(tension stiffening)模拟加强筋（REBARdismiss什么意思）选项提供非常全面的几何设计：Rebar可以是单独的筋，也可以是夹层，加强筋和夹层的方向是任意的可以加载初始应力。但是在ABAQUS/Explicit不支持R
ebar单个钢筋，可以使用钢筋层定义为三维四节点缩减积分SFM3D4R单元模拟。然后Embed到梁柱实体单元中，ABAQUS自动耦合自由度，此定义是基于假设钢筋和混凝土之间粘结良好，无粘结滑移基础上的。另可以用TRUSS单元模拟钢筋单元，然后lively是什么意思Embed到梁柱实体单元中。
2）混凝土单元模型
在ABAQUS中对于梁柱构建可以采用梁单元或实体单元来模拟、楼板和剪力墙采用壳单元模拟。在结构的分析中如果采用空间的模型，目前三维的梁单元尚不支持Concrete Damaged Plasticity model（混凝土塑性损伤）和Cracking model for concrete（混凝土开裂模型）。所以如果采用梁单元需要自己开发用户子程序，[5]
