ABAQUS钢管混凝土柱轴压初始刚度降低大法——CFST轴压论文复现 原创

同济土木8年有限元经验，24年技术邻top16。 擅长abaqus论文复现、试验复现、尤其滞回复现。 以第一作者发表多篇一区SCI，全国大学生数学建模竞赛一等奖获得者。 精通领域：结构抗震；滞回曲线；钢筋混凝土结构；预制混凝土结构；预应力混凝土结构；钢结构；节点；框架；剪力墙；砌体；减隔震；惯容系统等。

结构工程领域尤其是组合结构数值模拟的学生或工程师

钢管混凝土柱（CFST）通过钢管约束核心混凝土，以此提高内部混凝土抗压强度与延性。

其整体承载力通常高于混凝土与钢管的单独相加。

也有部分学者为了提高两者的协同受力性能会在周围布置栓钉抗剪件。

本期ABAQUS案例分析带来了两个典型的CFST论文复现：其中一个为经典的CFST试件受压，另一个为带栓钉与UHPC外壳的CFST试件受压。

近年来较多学者关注各种连接方式或组合构造的钢管混凝土柱，并开展了大量的试验研究。同学们在同步开展对应的有限元试验复现时发现有限元初始刚度远高于试验结果。因此本期案例在总结了大量的试件初始刚度较大原因的基础上，通过有限元合理的方法进行调试。本期案例为保姆级教程，包含完整建模过程、材料、相互作用、初始刚度调试、后处理等。可为类似CFST精细化模拟或其他结构初始刚度调试提供参考。

关键词

钢管混凝土；CFST；ABAQUS；轴压；初始刚度；论文复现

模拟背景

• 钢管混凝土柱（CFST）通过钢管约束核心混凝土，以此提高内部混凝土抗压强度与延性
• 其整体承载力通常高于混凝土与钢管的单独相加
• 也有部分学者为了提高两者的协同受力性能会在周围布置栓钉抗剪件

复现内容

本期ABAQUS案例分析带来了两个典型的CFST论文复现：其中一个为经典的CFST试件受压，另一个为带栓钉与UHPC外壳的CFST试件受压，如下图所示。

试验复现难点

CFST有限元模拟常见的问题主要有：

1、钢管混凝土柱中的连接件如何考虑

2、CFST受压的有限元模拟初始刚度远大于试验应如何解决

3、模拟的荷载-位移曲线以及下降段如何调试与试验吻合

曲线对比

荷载位移曲线与试验吻合：包括与试验结果一致的初始刚度和标志试件破坏的下降段。其中CFST由于钢管后期的约束作用导致承载力略微上升。

破坏形态对比

破坏形态与试验结果一致：典型的CFST试件为中部混凝土压溃，同时钢管屈服。带栓钉与UHPC外壳的CFST试件外壳开裂，同时连接件屈服。

结语

近年来较多学者关注各种连接方式或组合构造的钢管混凝土柱，并开展了大量的试验研究。同学们在同步开展对应的有限元试验复现时发现有限元初始刚度远高于试验结果。因此本期案例在总结了大量的试件初始刚度较大原因的基础上，通过有限元合理的方法进行调试。本期案例为保姆级教程，包含完整建模过程、材料、相互作用、初始刚度调试、后处理等。可为类似CFST精细化模拟或其他结构初始刚度调试提供参考。