abaqus钢管混凝土受弯

### 使用Abaqus进行钢管混凝土受弯模拟与分析

#### 构建几何模型
在Abaqus中创建钢管混凝土结构的三维实体模型。对于受弯构件，通常需要定义截面形状以及长度。根据具体需求设定合适的网格密度以确保精度。

from abaqus import *
from part import *

mdb.models['Model-1'].ConstrainedSketch(name='__profile__', sheetSize=200.0)
sketch = mdb.models['Model-1'].constrainedSketches['__profile__']
sketch.rectangle(point1=(-width / 2, -height / 2), point2=(width / 2, height / 2))
part = mdb.models['Model-1'].Part(dimensionality=THREE_D, name='SteelTube', type=
    DEFORMABLE_BODY)
part.BaseSolidExtrude(depth=length, sketch=sketch)

#### 材料属性设置
为钢管和内部填充的混凝土指定材料特性。考虑到实际工况下可能存在的差异，在此阶段应充分考虑温度变化等因素的影响[^1]。

steelMaterial = mdb.models['Model-1'].Material(name='Steel')
steelMaterial.Elastic(table=((2e5, 0.3), ))
concreteMaterial = mdb.models['Model-1'].Material(name='Concrete')
concreteMaterial.ConcreteDamagedPlasticity(
    table=((47e6, 0.0028, 0.69, 0.69, 0.003, 0.003, 0.003, 0.003, 0.003),
           ), )

#### 定义相互作用关系
由于钢管与混凝土之间存在接触效应，因此需正确配置两者间的交互方式。这一步骤至关重要，因为良好的界面处理能够更真实地反映实际情况中的力学响应。

interactionProp = mdb.models['Model-1'].InteractionProperty('ContactProperty',
                                                           definition=TANGENTIAL,
                                                           tangentialBehavior=Coulomb(frictionCoefficients=(
                                                               frictionCoefficient,))
                                                           )

assembly.SurfaceToSurfaceContactStd(createStepName='Initial',
                                    master=mdb.models['Model-1'].rootAssembly.
                                    surfaces['SteelOuter'],
                                    slave=mdb.models['Model-1'].rootAssembly.surfaces[
                                        'ConcreteInner'],
                                    mechanicalConstraint=KINEMATIC,
                                    interactionProperty=interactionProp.name)

# 设置嵌入条件（如果适用）
embeddedRegion = assembly.Set(faces=tuple(concreteInstance.faces.findAt((
    concreteCenter,), )),
                              name='EmbeddedRegion')
assembly.EmbeddedElement(region=embeddedRegion, embeddedIn=steelInstance.sets[
                         'AllElements'])

#### 施加载荷边界条件
针对弯曲测试的特点施加相应类型的载荷及约束。例如，可以在两端固定端部并沿垂直方向逐步增加集中力直至破坏发生；也可以采用位移控制的方式来进行准静态加载实验仿真。

fixedBC = mdb.models['Model-1'].DisplacementBC(amplitude=UNSET,
                                               createStepName='LoadStep',
                                               distributionType=UNIFORM,
                                               fieldName='',
                                               fixed=OFF,
                                               localCsys=None,
                                               name='FixedSupport',
                                               region=assembly.sets['EndFaces'],
                                               u1=0.0,
                                               u2=0.0,
                                               ur3=0.0)

loadMagnitude = 1.e6  # 单位:N
appliedForce = mdb.models['Model-1'].ConcentratedForce(cf3=-loadMagnitude,
                                                       createStepName='LoadStep',
                                                       distributionType=UNIFORM,
                                                       field='',
                                                       name='AppliedLoad',
                                                       region=assembly.sets['TopFace'])

#### 后处理结果查看
完成上述准备工作之后提交作业运行求解器获取计算成果。利用ODB工具读取输出文件并对所得数据展开进一步探讨，比如绘制应力云图、变形形态展示等可视化操作以便直观理解整体性能表现。

odb = session.openOdb(path='Job-1.odb')
session.viewports['Viewport: 1'].setValues(displayedObject=odb)
leaf = dgo.LeafFromPartInstance(partInstanceName=('SteelTube-1', ))
session.viewports['Viewport: 1'].odbDisplay.displayGroup.replace(leaf=leaf)
session.viewports['Viewport: 1'].view.setValues(session.views['Iso'])

# 绘制Mises 应力分布
session.fieldReportOptions.setValues(reportFormat=PLAIN_TEXT)
session.writeFieldReport(fileName='StressDistribution.txt',
                         append=ON,
                         sortItem=None,
                         odb=odb,
                         step=0,
                         frame=odb.steps.values()[-1].frames[-1],
                         outputPosition=NODAL_AVERAGED,
                         variable=(('S', INTEGRATION_POINT), ))

# 获取最大挠度位置及其对应的位移值
maxDeflectionNodeLabel = max([(node.label, node.coordinates[2]) for node in
                             odb.rootAssembly.nodeSets['ALL NODES'].nodes], key=lambda item:item[1])[0]
print "Maximum Deflection Node Label:", maxDeflectionNodeLabel