Abaqus模拟偏心受压钢管混凝土柱计算受压承载力

柱的尺寸为600x600x4000。内嵌钢管Φ400×14。钢管外侧混凝土的强度等级为C40，钢管芯内混凝土强度等级为C60。钢管采用Q345B，钢筋为HRB400。配筋率同上。试件通过施加预应力来模拟二次受力（暂时不考虑这个），同时考虑偏心，偏心距为1/400高度加2cm，即30mm。构造图如下图所示。

1.创建部件
（1）C40混凝土柱
把柱中间部分掏空，如下图所示，创建完部件就切割以便划分网格

（2）C60混凝土柱

（3）钢管

（4）两种箍筋和竖向受压筋

（5）栓钉杆和栓钉头

2.材性设置
混凝土选择CDP本构模型，HRB400和Q345B选择理想弹塑性模型

创建截面并赋予截面属性，注意将箍筋和受压筋的截面类型设置为truss类型，同时注意修改之后装配完的钢筋网的截面类型为truss（merge成钢筋网后其截面属性自动设置为beam）

3.装配
将所有部件都创建为实例，注意所有的部件的实例类型均为***非独立***，即网格划分在部件上。将箍筋和受压筋通过阵列的方式merge成钢筋网，同时将栓钉杆和栓钉头merge成栓钉，并创建新的非独立实例。

4.划分网格
划分网格不需要很密。
（1）C40混凝土

（2）钢筋网

（3）钢管：钢管管壁较薄，但至少应该划分为两层，将钢管长度方向种子布置密度小一些，厚度方向和径向的种子按个数布置（为边布种）。

（4）栓钉
由于将栓钉和钢管外表面相互作用设置为tie方式，钢管外表面和C40混凝土相互作用设置为接触，栓钉和C40混凝土相互作用设置为内置区域，如果直接这么做会显示如下的错误信息。

2184 nodes are used more than once as a slave node in *TIE keyword. These constraints are not removed either due to the presence of *CONSTRAINT CONTROLS,NO CHANGES keyword or because removing the constraints might affect the model. The nodes have been identified in node set ErrNodeOverconTieSlave.

原因是栓钉底面的所有节点被重复利用。要解决这个问题，切割栓钉时在栓钉底面往上切10mm的平面，栓钉内置于C40混凝土时不选择这10mm的部分。

划分完网格之后再将栓钉阵列在钢管的外表面

5.分析步
创建一个静力通用的step-1即可，时间长度500，最大增量步数1000，初始增量步0.02，最小1e-5，最大500。场变量输出只勾选需要的即可，可加快计算速度。

6.相互作用

（1）耦合点RP-1、RP-2
偏心位移荷载施加在RP-2上

（2）绑定tie
将栓钉底表面和钢管外表面设置为绑定，并设置1mm的位置公差。（选择从表面要一个一个点栓钉底表面。。小心点）

（3）内置
将栓钉和钢筋网内置于C40混凝土内。不赘述。
（4）接触
创建一个“接触”的相互作用属性，摩擦公式为“罚”，摩擦系数设为0.3，其他默认。

再创建“接触”的相互作用，使C40和C60混凝土的内表面和外表面分别和钢管的外表面和内表面分别接触，表面平滑选择自动平滑。混凝土和钢管的表面接触一般选择混凝土表面设为主表面，钢管表面设为从表面。

7.创建set
由于要输出参考点RP-2的荷载位移曲线，因此提交作业前应该设置一个RP-2的历程变量输出H-Output-RP-2。工具–>集–>创建，类型选为几何，选中RP2点。在step-1新建历程输出H-Output-RP-2，作用域选择集，选择刚刚创建的集，输出变量选择位移和作用力。

8.载荷
施加位移荷载，8mm，位移荷载均匀施加。
9.结果
（1）整体变形

（2）C40混凝土

最小主应力达到26.33MPa，即最大受压应力为26.33MPa
（3）C60混凝土

最大受压应力为39.74MPa
（4）钢管

（5）钢筋网

（6）RP-2荷载位移曲线
由于位移是随时间均布施加，荷载位移曲线即荷载时间曲线。

可见最大承载力达到12067kN。手算结果为12528.4kN。

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