abaqus中塔筒模型如何能产生塑性铰

abaqus中模型挺简单的，上部风机用长方体代替了，下部是个塔筒，用的三维实体建的，塔筒壁厚是均匀变化的，上边的薄一点，下边厚一点。整体施加的重力荷载，长方体上施加了一个推力，最后变形挺大的，但是不会有塑性铰产生，用的静力通用分析步。请问如何能做出最后图中塑性铰的效果呢？
结构如下图：

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材料属性如下图：

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我最后的模拟结果：

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我想做出的效果：

img

在Abaqus中创建塑性铰的效果，需要在材料模型中引入塑性行为。你需要定义材料的塑性特性，通常这涉及到应力-应变曲线和硬化模型。

在你的问题中，你提到模型的变形很大，但没有出现塑性铰的效果。这可能是因为你的材料模型没有定义塑性行为，或者你的加载条件不足以使材料达到屈服强度。

以下是在Abaqus中定义塑性材料模型的基本步骤：

在属性模块中，单击“材料”选项卡，然后选择“创建材料”。
在新窗口中，为你的材料起个名字，然后点击“确定”。
在左侧的选项列表中，选择“机械”，然后选择“弹性”和“塑性”。
在“弹性”选项中，你需要输入材料的弹性模量和泊松比。
在“塑性”选项中，你需要输入屈服应力和塑性硬化曲线。
通过定义材料的塑性行为，Abaqus在运行模拟时会考虑材料的塑性变形。这意味着，如果加载条件足以使材料达到其屈服强度，那么在模型中就会出现塑性铰。

然后，在后处理步骤中，你可以查看塑性应变的分布，以验证是否出现了塑性铰。在Abaqus/CAE中，这可以通过在“Result”模块中选择“Field Output”，然后选择“PEEQ”（等效塑性应变）来实现。

注意，在分析步骤中，你可能需要使用适当的求解器和增量策略，以确保准确捕获塑性行为。对于大变形和非线性材料行为的问题，推荐使用隐式或半隐式求解器，以及较小的载荷步长或增量。

如果你已经正确定义了材料的塑性行为，但仍然无法看到塑性铰的效果，那么可能需要检查你的加载条件，看看是否已经足够使材料达到屈服应力。

可以借鉴下

塔筒模型的塑性铰是通过在模型中引入塑性铰节点来实现的。在ABAQUS中，塑性铰节点可以使用合适的材料本构模型和元素类型来建模。

一般来说，将模型分为两个部分：上部和下部。上部使用线弹性元素来建模，下部使用非线性元素来建模。下部可以使用非线性材料模型（例如，塑性材料模型）来更好地描述材料的行为，并在需要时产生塑性铰。

在ABAQUS中，可以使用非线性材料模型（如Von Mises等效应力模型、Mohr-Coulomb模型等）来定义材料的非线性行为，并使用可变形框架元素（例如S4R元素）来建模下部。通过在模型中添加可塑性铰节点，可以在需要时实现塑性铰的产生。

需要注意的是，塑性铰节点的位置应该是在结构中最可能出现的铰点位置处，否则可能会影响模型的准确性。此外，还需要根据具体情况选择合适的元素类型和材料本构模型，并进行有效的模型校验和验证。

要模拟塑性铰的效果，需要使用动力分析步骤，在分析中考虑材料的非线性行为。下面是一些关于如何在Abaqus中进行动力分析和材料非线性模拟的基本步骤。

在Abaqus中创建新的动态分析步骤。可以选择隐式或显式算法，具体取决于您的应用场景和计算资源。通常，显式算法更适合高速冲击和爆炸等瞬态问题，而隐式算法则更适合稳态或缓慢变化问题。

定义材料的非线性行为。在Abaqus中，可以通过使用材料模型、本构关系或钢筋混凝土等复合材料来实现材料的非线性行为。一个常见的材料模型是von Mises-Yield准则，它基于等效应力的概念，并且可以使用杨氏模量、泊松比和流变参数等物理参数进行定义。其他可选的材料模型包括Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型等。

添加边界条件。在动态分析中，可以通过施加初始速度、加速度、外部荷载、位移等方式添加边界条件。例如，在您的模型中，可以在塔筒的底部施加一些向下的荷载来模拟真实情况。

运行分析并查看结果。在分析结束后，可以使用Abaqus/Viewer或其他后处理工具来查看变形、应力和位移等结果，并确定是否产生了塑性铰效果。

可以借鉴下

ABAQUS提供了三种自带的混凝土模型，本文采用能模拟往复加载的塑性损伤模型(Concrete Damage Plasticity)，混凝土的应力应变关系曲线多种多样，选用我国规范(GB 50010-2010)本构 [6] ，由80年代早期清华大学过镇海等人提出的计算式能较好的用于ABAQUS模拟。其受压曲线表达式如下：

上升段x升段其受压曲线表达式如下： y=aax+(3−2aa)x2+(aa−2)x3

下降段x降段受压曲线表达式如下：

y=xad(x−1)2+x

εd=(700+172f0.5ck)*10−6αa=2.4−0.0125fckαd=0.157f0.785ck−0.905

其中， x=ε/εd ， y=σ/fck ， fck 为混凝土轴心抗压强度，若有实测值则取实测。 αa 为上升段参数， αd 为下降段参数， εd 为混凝土峰值应力所对应的应变。 Ec 为弹性模量， E0 为0.7 fc 对应的割线模量，根据计算得出表2数据。曲线应变截断值取3倍峰值应力对应的应变 [7] [8] 。

f c

ε d

α a

α d

E 0

37

0.00175

1.9375

1.7676

3.22765 × 104



Table 2. Compressive constitutive parameters of concrete (unit: Mpa)

要想在Abaqus中模拟塑性铰，可以使用新的材料模型和较大的载荷

  1. 使用金属塑性材料模型，例如Johnson-Cook模型或Hill的48模型，这些模型考虑了材料的塑性行为。

  2. 增加载荷，例如给风机施加更大的力，或给塔施加更大的重力荷载，以达到进入塑性区域的条件。

  3. 检查初始网格是否足够细。塑性变形通常需要更细密的网格，以确保准确地捕捉变形。

  4. 可能需要增加工程的分析步数，以使变形更逼近平衡状态。

在Abaqus中，可以通过定义材料的本构模型和加载方式来模拟塑性铰的产生。一般来说，塔筒模型中的塑性铰可以通过以下步骤来实现：

  1. 定义材料的本构模型：选择适当的本构模型来描述材料的力学行为，如线性弹性模型、von Mises等效应力模型、Drucker-Prager模型等。其中，von Mises等效应力模型和Drucker-Prager模型是常用的塑性本构模型。

  2. 定义加载方式：选择适当的加载方式来模拟实际的载荷情况，如静态加载、动态加载、地震加载等。

  3. 定义材料的屈服强度：根据材料的实际性质，定义其屈服强度，以便在加载过程中判断是否发生塑性变形。

  4. 定义塑性铰的位置：根据实际情况，确定塑性铰的位置，一般在结构的弱点处或者受力集中的位置。

  5. 进行模拟计算：根据定义的材料本构模型、加载方式和屈服强度，进行模拟计算，观察结构是否出现塑性铰。

需要注意的是，塔筒模型中的塑性铰是一种非线性行为，需要进行大变形和大变形理论的计算。因此，在进行模拟计算时，需要选择适当的求解器和计算方法，以保证计算结果的准确性和可靠性。

以下答案由GPT-3.5大模型与博主波罗歌共同编写：
产生塑性铰需要在材料属性设置中添加塑性参数。在ABAQUS中，可以使用本构模型来描述材料的变形特性，并通过定义材料的本构参数来描述材料的各项性态，可以通过材料模型和本构参数来控制材料的变形特性。

对于钢材这种金属材料，我们可以采用等效塑性应变本构模型，即Von Mises本构模型。ABAQUS中可选的本构模型在“材料-->模型-->等效塑性本构模型-->常见的平面应变塑性材料”中进行选择。对于每个材料，需要设置两个重要的参数：杨氏模量和材料本身的Poisson比。对于该实例，请将材料属性设置如下：

材料模型：Von Mises本构模型
材料的密度：7850 kg/m^3
杨氏模量：200000 MPa
泊松比：0.3
屈服强度：360 MPa
应变硬化系数：3.0
m值：1.5

在Abaqus中建模的时候，可以通过在步骤设置中添加一个动态分析步来实现塑性铰。下面是动态分析步的设置：

步骤类型：动态隐式分析步
时间间隔：0.0001
总时间：0.1
元件类型：三维实体单元
材料属性：等效塑性应变本构模型
加载：重力加速度-9.8m/s2，长方体上施加推力
初始速度：0.0
后处理：应力、应变、等效塑性应变、等效塑性应变率、等效塑性应力

在这个动态分析步中，需要输入应力和应变数据。由于材料具有塑性行为，因此需要设置等效塑性应变和应变硬化系数。等效塑性应变是控制塑性行为的关键参数，在材料的应力达到屈服强度时，等效塑性应变开始增加，然后在材料达到最大强度时继续增加。等效塑性应变的值以及等效塑性应变率的值可以通过后处理名为“等效塑性应变”的选项来查看。

最后，建立好模型并运行后，可以在查看结果时选择后处理选项来查看应力、应变、等效塑性应变、等效塑性应变率和等效塑性应力等结果。在结果中发现等效塑性应变大于0，说明模型已经发生了塑性变形，产生了塑性铰。

这里是一个简单的输入文件样例：

*Heading
** Job name: Steel tower model with plastic hinge
*Preprint,echo=NO,history=NO,model=NO
**
** PARTS
**
*Part, name=PART-1
*Node
1, 0.000000e+000, 0.000000e+000, 0.000000e+000
2, 0.000000e+000, 0.000000e+000, 2.800000e+001
3, 0.000000e+000, 0.000000e+000, 5.600000e+001
4, 0.000000e+000, 0.000000e+000, 8.400000e+001
5, 0.000000e+000, 0.000000e+000, 1.120000e+002
6, 0.000000e+000, 0.000000e+000, 1.400000e+002
...
*Solid Section, elset=MESH-1-0-1-1-20, material=Steel
1.0
*End Part
**
** ASSEMBLY
**
*Assembly, name=ASSEMBLY
**
*Instance, name=PART-1-1, part=PART-1
*End Instance
**
** MATERIALS
**
*Material, name=Steel
*Depvar
3, 1, 1, 1, 1, 0, 0
*Elastic
200000.0, 0.3
*Plastic
3.0, 1.5, 0.0, 0.0
360.0, 0.0,
0.0
**
** BOUNDARY CONDITIONS
**
** Name: Fixed-1 Type: Displacement/Rotation
*Boundary
PART-1-1.1, 1, 3
PART-1-1.2, 2, 3
PART-1-1.3, 1, 3
...
**
** LOADS
**
** Name: Load-1 Type: Gravity
*Gravity
1.0
-9.81, 0.0, 0.0
** Name: Load-2 Type: Pressure
*Dsload
PART-1-1.SURF-2, P, 300000.0, -1.0, 0.0
**
** STEP
**
*Step, name=Step-1, nlgeom=NO, inc=10000
*Static
1.0
*Initial conditions, type=Elastic
** Name: Load-1 Type: Gravity
*Boundary
PART-1-1.31, 2
...
*End Step
**
** STEP
**
*Step, name=Step-2
*Dynamic
0.0001,0.1,0.0001
*Element Output, elset=MESH-1-0-1-1-20
E,ETOTAL,EEQ,I,COORD
*Node Output
U
RF
*End Step
** SECTION CONTROLS
*Restart, write, frequency=0
**
** HISTORY OUTPUT
**
*Node Output, nset=OUTPUT-1
U,RF
** End of file.
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