基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

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最近一直在捣鼓LS-DYNA,便想着做一些案例供大家参考,本次带来的案例来源于《ANSYS/LS_DYNA在混凝土结构工程中的应用》这本书第7章,钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析。
原书是采用ANSYS经典界面作为LS-DYNA的前处理,但从2021版本开始,经典界面便不在支持DYNA的前处理了,所以本次操作采用了SpaceClaim+Hypermesh+LS_PrePost作为分析的前后处理工具,原案例情况如下:

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

建模思路:
1、采用分离式建模,钢筋与混凝土通过关键词*Constrained_Lagrange_in_Solid进行耦合;
2、钢筋网首先在CAD中建模,然后导入到SpaceClaim中建模梁柱实体;
3、将几何体导入的Hypermesh中,进行梁单元和实体单元的网格划分;
4、导出为K文件,并导入LSPP,进行部分关键字的修改与增加;
5、求解,并采用LSPP进行后处理
上述过程,阐述虽然较为简单,操作还是需要一定时间,这里做详细截图说明,供大家参考。
第一步:根据模型尺寸,在CAD中建立钢筋网,注意建立的时候规划好坐标系。

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

第二步:由于直线涉及到方向问题,后续划分为梁单元的时候由于需要考虑方向也即单元坐标系的问题,所以这里水哥提醒大家在导入HM之前,一定要统一直线的方向,这里导出为Iges格式并导入到ANSYS经典环境中,调整直线的方向,同时还需要对线做布尔运算,也即相互打断。

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

第三步:将ANSYS经典中的文件导出,导入到HM中,划分梁单元。建议将HM设置为Ls-Dyna界面,方便调整关键字内容。关于梁单元截面尺寸输入的问题,这里采用了默认按Hunhes_Liu方程,结合*SECTION_BEAM和*INTEGRATION_BEAM进行输入。划分完梁单元后大家一定要仔细检查梁单元的单元坐标系是否匹配。这里钢筋单元尺寸取50。

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

第四步:在SC中建立分析实体,如下所示,建立的过程中,要和在CAD规划好的坐标系一致。将实体导出为Stp格式。

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

第五步:在第三步的基础上,导入第四步建立好的实体模型,做布尔运算并划分网格,混凝土单元尺寸取25。在具体划分网格之前,建议多角度查询钢筋与实体的位置是否和预想中的吻合。【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

第六步:定义钢筋和混凝土的property,并分别指定。由于LSPP修改关键字更为方便,个人建议复杂的材料模型可以先随意定义一个模型,然后导入到LSPP中在修改。例如这里的混凝土模型采用159号材料模型,参数较多,在HM中输入不便,可先定义001弹性材料并制定,后期修改即可。
第七步:将模型导出为K文件,打开LSPP,导入K文件,修改部分关键字,主要修改内容如下:
1、*Set_node_list,定义加载和约束的节点集;
2、*Set_Part, 定义耦合钢筋和混凝土时钢筋Part和混凝土Part的集;
3、*Mat_CSCM_Concrete和*Mat_Plastice_Kinematic分别定义混凝土和钢筋的材料模型;
4、*Section_Bean和*INTEGRATION_BEAM,检查导出的截面参数是否正确;
5、*Boundary_Prrescribed_Motion_Set和*Boundry_Spe_set设置加载和约束;
6、*Define_curve定义加载曲线;
7、*Constrained_Lagrange_in_Solid耦合钢筋节点和混凝土节点;
8、*Hourglass定义沙漏控制;
9、*Control定义求解设置;
10、*Database定义输出设置。

第八步:提交到LS-DYNA求解器进行求解。【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析

第九步:将结果文件读入LSPP进行相关结果的后处理。

【案例复现】基于Hypermesh/LS-DYNA钢筋混凝土梁-柱结构抗倒塌拟静力数值分析
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K文件可在微信公众号后台回复【DYNA001】下载

情人节快乐~

祝好

ANSYS结构院
2022.2.14

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