ABAQUS水压力下挡水坝细观破坏模拟 原创

基于Abaqus建立含石块、水泥砂浆及界面过渡区（ITZ）的混凝土挡水坝细观模型，可真实反映材料非均质性与薄弱面力学特性。施加随深度递增的水压力，模拟实际服役荷载下坝体渐进破坏过程，揭示裂缝萌生、扩展及贯通机理。该研究为坝体抗裂设计、水压承载力评估提供理论依据，对优化骨料级配与界面粘结性能、提升大坝水压致裂安全评估精度具有重要工程价值。

 

模型通过AutoCAD软件建立，采用CAD二维图形Voronoi划分 V3.0版本，将挡水坝模型通过泰森多边形划分建立石块、砂浆及界面层区域。其中石块及界面层是通过插件在保持晶粒直径不变的条件下修改晶界厚度参数分两次建模实现。

模型建立完成后，在CAD中将挡水坝不同成分的草图分别导出dxf格式文件并以草图导入到Abaqus内，建立挡水坝细观组分模型。

水泥砂浆及ITZ的材料属性采用混凝土损伤塑性模型，材料参数通过EasyCDP Mortar&ITZ插件参数化生成，模拟中不考虑石料的损伤开裂。

将挡水坝底部添加固定约束，防止发生倾覆失稳，左侧添加沿深度递增的水压力。

进行模型的网格划分，建议网格单元尺寸小于设定的界面层厚度值，以确保计算精度。

进行作业提交前，采用CDED插件设置损伤到达设定阈值的单元删除，以实现挡水坝模型开裂效果。

模拟完成后，可采用SpectrumColor插件进行颜色谱更改，在后处理中进行云图的美化。

通过应力云图可查看挡水坝细观开裂破坏时应力较大区域，弥补宏观均质模型对微观裂纹发生机理解释不明的缺陷。

通过挡水坝细观材料图与开裂模拟的结合，可分析材料强度不足造成的损伤发展，最终导致结构的宏观破坏。