ABAQUS中的非线性有限元分析：宏观三角形分区壳单元与混凝土损伤模型

"基于宏观三角形分区平板壳单元的非线性有限元分析 (2008年)，由曹杨和李杰倡共同研究，探讨了一种解决剪切闭锁效应的新型有限元分析方法，主要关注混凝土结构的非线性损伤行为。该研究利用ABAQUS软件中的UEL和UMAT子程序，结合假设自然应变方法，开发了宏观三角形分区平板壳单元，并将其与基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型相结合。通过模拟McNeice双向混凝土板的经典试验，验证了新单元在描述板壳结构非线性损伤行为上的有效性。" 本文是自然科学领域的学术论文，主要研究内容是针对剪切闭锁问题，提出了一种基于宏观三角形分区的平板壳单元。剪切闭锁效应是三角形有限元在壳体结构分析中常见的问题，限制了其在工程实践中的应用。为了解决这一问题，研究者采用了假设自然应变方法，这是一种能够有效处理单元内部剪切变形的技术。他们利用ABAQUS这个通用有限元软件，通过编写用户自定义单元（UEL）和用户自定义材料（UMAT）子程序，将这种方法集成到软件中。 此外，研究还结合了混凝土材料的弹塑性损伤本构模型，该模型基于损伤能释放率，能够更准确地描述混凝土在受到荷载作用下的损伤演化过程。通过损伤能释放率，可以跟踪和模拟结构内部的损伤状态，为非线性分析提供了精细的手段。 在验证部分，研究者对McNeice的双向混凝土板实验进行了数值模拟，结果表明宏观三角形分区平板壳单元能够有效地模拟板壳结构的非线性损伤行为，证明了新方法的实用性和准确性。这项工作对于提高有限元分析在处理复杂混凝土结构问题时的精度具有重要意义，尤其对于理解和预测结构在长期荷载或地震作用下的性能变化有重要价值。 这篇论文提出了一个创新的有限元分析策略，它不仅克服了传统三角形壳单元的剪切闭锁问题，还引入了损伤力学的概念，使得对混凝土结构的非线性分析更加精确和全面。这种方法的实施对于提高工程结构安全性和耐久性的评估具有重要的理论和实践意义。