ABAQUS火灾前后BRB滞回有限元模拟 ——工程力学论文复现

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屈曲约束支撑或结构抗火研究数值模拟的学生或工程师

BRB是屈曲约束支撑（Buckling Restrained Rrace）的简称，常温下其滞回曲线通常拉压同性且较为饱满

BRB在经历高温火灾后可能面临失去有效约束，因此是否适用还需进行滞回性能评估

常见的热力耦合问题分为高温后分析与高温时分析，两者受力机制不同，在软件中的操作也大相径庭

随着BRB技术的成熟，安装BRB的结构越来越多，一旦发生火灾，如何快速评估其灾后抗震性能尚未有成熟的方法。因此，本期案例基于工程力学论文进行复现，并提出高温后BRB滞回有限元模拟方法。本期案例为保姆级教程，包含完整建模过程、材料、相互作用、热力耦合方法、后处理等。可为类似钢结构/混凝土结构/组合结构的高温后性能或高温时性能分析提供参考。

关键词

BRB；热力耦合；ABAQUS；高温后性能；论文复现

模拟背景

• BRB是屈曲约束支撑（Buckling Restrained Rrace）的简称，常温下其滞回曲线通常拉压同性且较为饱满
• BRB在经历高温火灾后可能面临失去有效约束，因此是否适用还需进行滞回性能评估
• 常见的热力耦合问题分为高温后分析与高温时分析，两者受力机制不同，在软件中的操作也大相径庭

复现内容

为评估火灾前后BRB滞回性能的差异，本期ABAQUS结构抗震案例分析带来了某篇工程力学的论文复现，其中BRB构造如下图所示：外部为约束钢筒，内置耗能钢材，并在两者之间后浇砂浆填充料。采用热力耦合分析方法，对高温前后BRB的滞回性能进行有限元模拟。

模拟难点

类似高温后结构力学性能的模拟难点主要有：

1、高温后与高温时的力学性能的仿真异同点有哪些

2、高温前后的钢/混凝土材料的属性如何定义

3、高温前（常温下）的滞回曲线如何调试与试验吻合；高温后的滞回曲线表现出明显的拉压异性，如何在有限元中考虑

滞回曲线

高温前（常温下）模拟的滞回曲线与文献试验吻合：包括与试验结果一致的初始刚度和BRB的滞回强化段。

高温后模拟的滞回曲线与文献模拟的滞回曲线形状相同：表现出明显的受压侧捏缩，受拉侧相对饱满的拉压异性。

破坏形态

高温前破坏形态为BRB内部耗能芯材屈服

高温后破坏形态为混凝土压溃与内部耗能芯材失去约束而受压屈曲，且温度云图符合高温温度场趋势

结语

随着BRB技术的成熟，安装BRB的结构越来越多，一旦发生火灾，如何快速评估其灾后抗震性能尚未有成熟的方法。因此，本期案例基于工程力学论文进行复现，并提出高温后BRB滞回有限元模拟方法。本期案例为保姆级教程，包含完整建模过程、材料、相互作用、热力耦合方法、后处理等。可为类似钢结构/混凝土结构/组合结构的高温后性能或高温时性能分析提供参考。