ABAQUS喵星人教你学会钢筋混凝土壳单元的前处理与后处理 原创

ABAQUS中的壳单元大家通常用于模拟钢板等钢结构，对于混凝土板壳，新手可能对内部的配筋方式，以及前后处理方法可能存在各种问题。实际上，ABAQUS提供了钢筋混凝土板配筋的接口，这种“写入式”而不进行直接建模的方法通常比较冷门且后处理相对不主流。今天喵星人就通过一个教程教你学会钢筋混凝土壳单元的前处理与后处理。

0.前提

使用板壳单元的有限元模拟必须有两个前提：

1、板壳力学及壳单元通常应用于一个方向尺寸远小于另外两个方向（通常不超过1/5）的结构。

喵星人点评：大家总有一个误区，总觉得实体单元的精度最高，实则不然。对于板壳结构，由于其采用了Kirchhoff板假定，在此情况下相比实体单元，壳单元形函数更加逼近实际结构，其计算精度与计算代价均优于采用实体单元。

2、由于采用Kirchhoff板假定，即忽略混凝土板中钢筋的粘结滑移行为，因此在精细化的钢筋混凝土滞回模型中通常不再适用。

1、前处理

1.1 纵横方向与局部坐标系

配筋的板壳单元，尤其是两个平面方向差异配筋的板壳单元，必须指定坐标系，且喵星人建议使用局部坐标系。这是为了避免在装配件中因旋转导致整体坐标系的变换。本案例中的坐标系指派如图所示。需要注意的是，钢筋纵横方向与局部坐标系方向直接挂钩。

1.2 配筋面积/间距/方向

壳单元的配筋方法需在“编辑截面”中完成，不能直接建立线单元钢筋。采用“写入式”的建模方法，如下图所示。

其实这种方法很像设计软件中的操作，即通过加劲的方式考虑配筋混凝土。

在钢筋层中输入各层钢筋的参数：

层名：非常重要，不能小看，这是由于在后处理中需要通过层名来找到配筋层，以显示其场变量

材料：写入钢筋材料

单根面积：单根钢筋的面积

间距：等距配筋中钢筋的间距

方向角：与上一节给定坐标系1轴方向的夹角，可用于区分不同方向配筋的纵横向

位置：该层钢筋中心偏离壳单元中心层的距离。

例如下图中，代表了配置上下两层，且每层钢筋具有两个方向等间距配筋的钢筋网。

1.2 配筋面积/间距/方向

若是需要在后处理中查看钢筋的场变量情况，必须在场变量输出中勾选“钢筋的输出”，如下图，这点非常重要！

2.后处理

壳单元的后处理输出首先需要打开渲染壳厚度，同时选择场输出中的截面点。如下图。

2.1 厚度的两个方向结果查看

以上操作默认看的是混凝土的变量。若是仅看一个方向，在激活的位置中可以选择底和顶。具体哪个是底哪个是顶，可以结合局部坐标系的法向查看。

若是需要同时看两个方向的场变量，则需选“顶部与底部”，同时在下方底部位置选择SNEG，顶部位置选择SPOS。

例如下图显示了混凝土受拉与受压损伤的云图。可见开裂方式与压溃模式与概念十分相符。

注意，abaqus软件有点不智能，当你切换一下场变量，以上步骤还要再来一遍，喵星人实在难受。具体操作可以点击“阅读原文”观看。

2.1 厚度的两个方向结果查看

查看钢筋层必须结合层名查看。其中底部与顶部选择钢筋层层名的rebar layer。

例如下图显示了上层钢筋网X方向与下层钢筋网Y方向的钢筋应力。

3.特殊处理

部分同学表示，钢筋混凝土楼板可能在周围有加密区。遇到这种情况大家不要紧张，只需通过划分不同区域，然后分别赋予各自的区域钢筋情况即可。

结语

大家看完喵星人的操作是不是觉得自己又可以了呢？别着急，再看看本期案例的大前提：通常应用于一个方向尺寸远小于另外两个方向的结构，且必须忽略混凝土板中钢筋的粘结滑移行为。若是精细化的滞回模拟，这种情况下钢筋混凝土的粘结滑移行为不能忽略，因此板壳单元无法应用。总而言之，每种分析技术都有各自的应用场景，具体问题具体分析方是永恒的真理！

希望喵星人的技巧对您所有帮助！