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将Abaqus子程序for文件转化成obj文件

有限元软件Abaqus为用户进行子程序开发提供了多个接口,在土木工程领域用的最多的应该是Umat(材料开发)和Uel(单元开发)等接口。如果想在Abaqus中实现二次开发,首先需要为Abaqus配置开发环境(Intel Fortran 和 Visual Studio )。这两个开发软件都可以在相应的官网上下载到,可以发现对于学生都是免费使用的,但是三个软件各个版本的相互搭配是有要求的。我常用的搭配是ABAQUS 6.14.1+VS2011+IVF2010,具体怎么安装在这里不做展开,网上教程实在太多。

在配置成功后使用Visual Studio打开fortran,再在fortran窗口中打开写好的for文件,此时想直接进行编译是无法成功的,需要右击fortran文件,在command line中加入如下代码,

另外由于我们大多数人采用window64位系统,在使用Visual Studio进行编译前应该选择Release X64平台,否则还是会遇到问题。这时就可以将自己编写的for文件编译成Abaqus可识别的obj文件了。

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Steel02材料在Abaqus的Umat接口中实现二次开发

有限元软件OpenSees中常用的钢材单轴本构有Steel01和Steel02,Steel02的初始模型由Menegotto等提出,其应力-应变关系如图1(a)所示。与Steel01相比,Steel02用一段过渡曲线连接屈服前和屈服后的两段直线。过渡曲线的表达式如下:

\[{\sigma ^*} = b{\varepsilon ^*} + \frac{{(1 – b){\varepsilon ^*}}}{{{{(1 + {\varepsilon ^*}^R)}^{1/R}}}}\]

Steel02还通过平行移动屈服渐近线来考虑钢材的等向强化特点,如图1(b)所示。等向强化的准则由Filippou等提出,计算公式如下:
\[\frac{{{\sigma _{{\rm{st}}}}}}{{{\sigma _{\rm{y}}}}} = {a_1}(\frac{{{\varepsilon _{\max }}}}{{{\varepsilon _{\rm{y}}}}} – {a_2})\]

%e5%9b%be%e7%89%871

具体参数含义可参考原文献,在此不做展开,本文想要重点说明的是如何将Steel02移植到有限元软件Abaqus中,Abaqus拥有强大的非线性计算能力,但是其单轴材料库相对缺乏,限制了其在土木工程中的应用。首先在Steel02代码移植前需要将Abaqus的Umat接口代码的写入,如下所示,

第二步需要定义Steel02的材料用户输入参数,如下有11个输入参数,这与OpenSees中是完全一致的,具体参数含义建议参考OpenSees官网

由于材料Steel02在每一次的计算中都会被Abaqus调用,因此需要定义一些状态变量用于储存Abaqus每次计算中产生的过程参数,以用于下一步的计算,如下定义了9个状态参数。

接下来就进入了Steel02的主程序

下面用一个钢柱的往复加载试验验证上述材料的准确性,Newell等对9根宽翼缘的工字型钢柱进行了往复加载试验,9根钢柱的有三种尺寸,承受的轴力也分为三个等级,分别为35%、55%和75%的轴向屈服力。现对构件W14×132和W14×176的压弯构件力学行为进行模拟,其加载制度和加载形式如图所示,在Abaqus中建立其几何模型后,采用默认梁单元,沿长度方向进行任意划分。

%e5%9b%be%e7%89%872

其计算结果如下所示,可以看出在Abaqus中较好的模拟了两根柱在试验中的受力情况,需要说明的是在计算时一定要关掉Step中的大变形开关,这是因为在Newell的试验中其框架柱是在躺在地面进行试验的,所以不存在P-delta效应,否则算出来的结果会出现下降段。

%e5%9b%be%e7%89%873 %e5%9b%be%e7%89%874

 

 

 

 

 

 

 

这里给出steel02的for文件供大家下载使用下载

参考文献:

Menegotto M, Pinto PE. Method of analysis for cyclically loaded RC plane frames including changes…Continue Reading

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Abaqus中考虑颈缩后的真实应力应变曲线

Abaqus中考虑颈缩后的真实应力应变曲线

当在abaqus中定义材料的塑性数据时,必须输入真实应力和真实应变。在构件颈缩前沿构件长度方向应变是均匀的,但是金属在受拉发生塑性变形时会出现明显的颈缩现象,这时构件的变形会集中于颈缩区域,使某一截面出现不均匀的变形现象,而集中变形的位置会进入多轴受力状态,其应力值会远大于屈服应力。对于颈缩前后的真实应力-应变曲线分别讨论之。

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在OpenSees中调用Matlab

在OpenSees中调用Matlab

在OpenSees中调用Matlab程序是一件让人觉得非常有趣的事情,因为Matlab有强大的数据处理能力,可以进行很多OpenSees无法完成的计算,最近一直在忙课题,进展非常困难,所以很长时间没有更新网站,但还是决定抽出时间记录一些小知识。以一个小桁架为例,不得不说明的是这个小例子是我在网站上搜到别人写的,我只是按照自己的理解写出来。

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Notepad++执行exe

Notepad++执行exe

Notepad++是 Windows操作系统下的一套免费文本编辑器,有完整的中文化接口及支持多国语言编写的功能,支持众多计算机程序语言编写,在采用Notepad++编写程序后,一般还需要打开Opensees的exe,通过source命令来执行代码,但是非常的不方便,今天学习到一种直接在Notepad++中执行exe的方法。

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提取图片数据小程序

提取图片数据小程序

在做模拟的时候经常需要和其他人的试验结果进行对比,以验证模拟结果的正确性,但是从他人论文中看到的试验结果的呈现方式基本以图片为主,但是将他人试验结果与自己的模拟结果进行对比,就必须将图片逆向转化为数据。有人提供了一种基于Mathematica的图片处理方法。

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钢框架梁塑性铰模型参数计算

钢框架梁塑性铰模型参数计算

由于IMK模型对构件从受力到破坏过程中的强度和刚度退化有较好的计算精度,因此采用IMK模型来定义框架梁塑性铰参数,并与Ricles的Specimen T5的试验结果进行对比,以验证该方法的有效性。

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钢框架柱截面选择

钢框架柱截面选择

最近在学习框架结构的倒塌分析,由于结构在接近倒塌时会随着加载位移的增大使梁、柱等结构构件会出现不同程度的循环退化,退化可以分为两种情况:第一种是构件强度达到峰值后出现强度下降产生退化,第二种是构件在多次循环下出现退化。目前的大部分有限元软件对于结构的塑性主要采用纤维模型和塑性铰模型两种模型进行模拟,而纤维模型主要用于受弯构件的模拟,混凝土框架在结构接近倒塌阶段时很可能已经出现了较大的剪切破坏和纵筋的粘结滑移,这对于纤维模型来讲是无法自动计算的,如果一定要使用纤维模型,就必须在构件两端设置塑性铰以考虑剪切和粘结滑移。钢框架在结构接近倒塌阶段时会梁、柱等会出现明显的局部屈曲,当柱单元长细比较大时甚至会出现水平扭转屈曲,使得构件的强度和刚度出现明显的退化,这也是纤维模型无法考虑的,因此如果要模拟结构接近倒塌的状态目前主流的方式是采用塑性铰模型。

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钢框架填充墙的有限元模拟

钢框架填充墙的有限元模拟

因为研究生期间看过一些关于填充墙模拟的文献,当时关于填充墙的模拟积累了好多问题没有解决,因此一直到现在有时也会禁不止想看一看相关文献中别人是怎么做的,正值暑假,便用刚学的OpenSees对一榀钢框架填充墙进行了有限元模拟,其实想找一篇关于钢框架填充墙的试验挺难的,由于混凝土构件容易在填充墙的斜压杆作用下局部产生剪切破坏,而且在实际生活中混凝土框架采用填充墙的情况也比较多,所有大部分试验都是关于混凝土框架填充墙的,找了很多文献,最后决定采用Tasnimi的钢框架填充墙试验试一把。

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