一种混凝土非均质性数值模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土非均质性数值模拟方法，即利用ABAQUS有限元分析软件和Python编程语言相结合的方式，来对不同混凝土单元赋予不同的材料属性。本发明专利技术的优点：本发明专利技术利用Python语言中的for循环语句和range遍历函数编写程序代码，可以快速实现对任意数量级的不同单元赋予不同的材料属性，而且准确率达到100％；对于任意的不同形状和大小的混凝土构件均适用。

A numerical simulation method of concrete heterogeneity

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土非均质性数值模拟方法
本专利技术涉及数值模拟
，具体是指一种混凝土非均质性数值模拟方法。
技术介绍
传统对于混凝土材料的数值模拟往往忽略了混凝土材料的细观非均质性，传统的设置为赋予混凝土宏观实体一个特定的弹性模量、泊松比等材料属性，这些设置没有考虑混凝土骨料的材料力学性能差异性，因此数值模拟结果是不精确的。混凝土作为一种非均质材料，组成混凝土的骨料材料参数(弹性模量，泊松比)存在一定的差异，在用有限元软件模拟混凝土的非均质性时，众所周知，划分单元数目越少求解精度越低，划分单元数目越多求解精度越高。依靠传统的GUI(图形用户界面)手动操作建模不能实现生成服从Weibull分布的数组，传统的GUI操作对于建立材质、截面和材料指派只能单独逐一进行，当单元数量较少时GUI操作勉强还可以进行，当单元数目较多时，传统的GUI操作需要单独逐一地对不同混凝土单元赋予不同的材料属性，GUI操作不仅速度慢、效率低，而且容易出错，甚至不可能完成。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述的各种问题，提供了一种效率较高、速度较快且对任意的不同形状和大小的混凝土构件都适用的混凝土非均质性数值模拟方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种混凝土非均质性数值模拟方法，包括如下步骤：步骤一：导入ABAQUS建模模块；步骤二：导入ABAQUS常数模块；步骤三：在ABAQUS有限元软件Part模块建立混凝土三维实体模型Part-1，在ABAQUS有限元软件Mesh模块对Part-1进行单元网格划分，对划分单元后的Part-1进行建立网格零部件操作，得到Part-1-mesh-1；步骤四：利用Python语言中的len()统计得到步骤三中零部件Part-1单元数目为ele_num；步骤五：利用MATLAB软件生成服从Weibull分布的[ele_num,1]型混凝土材料参数数组，最后将数组导出保存为tanxingmoliang.txt；步骤六：将numpy模块导入ABAQUS中；步骤七：导入numpy模块的所有模块至ABAQUS中；步骤八：将tanxingmoliang.txt导入到ABAQUS有限元模型中；步骤九：利用Python语言中的for循环语句和range遍历函数来建立出ele_num种材质、ele_num个截面、ele_num个集合，并为每个集合指派截面；步骤十：将Part-1载入到Assembly模块，生成Part-1-1实例；步骤十一：设置分析步；设置荷载和边界条件；提交运算。优选的，所述步骤九可分为以下步骤：1)利用foriinrange(1,ele_num+1)和Material构造函数建立ele_num种材质；2)利用foriinrange(1,ele_num+1)和HomogeneousSolidSection构造函数建立ele_num个截面，第i个截面的材质为步骤九中的第i种材质；3)利用foriinrange(1,ele_num+1)和Set构造函数为步骤三中的零部件Part-1每一个单元建立一个集合，共计ele_num个集合；4)利用foriinrange(1,ele_num+1)和SectionAssignment构造函数为3)中每个集合指派截面。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术利用Python语言中的for循环语句和range遍历函数编写程序代码，可以快速实现对任意数量级的不同单元赋予不同的材料属性，而且准确率达到100％；对于任意的不同形状和大小的混凝土构件均适用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明。实施例一种混凝土非均质性数值模拟方法，包括如下步骤：步骤一：导入ABAQUS建模模块；fromabaqusimport*；步骤二：导入ABAQUS常数模块；fromabaqusConstantsimport*；步骤三：在ABAQUS有限元软件Part模块建立混凝土三维实体模型Part-1，在ABAQUS有限元软件Mesh模块对Part-1进行单元网格划分，对划分单元后的Part-1进行建立网格零部件操作，得到Part-1-mesh-1；步骤四：利用Python语言中的len()统计得到步骤三中零部件Part-1单元数目为ele_num；p＝mdb.models['Model-1'].parts['Part-1']ele_num＝len(p.elements)；步骤五：利用MATLAB软件生成服从Weibull分布的[ele_num,1]型混凝土材料参数(弹性模量，泊松比等)数组，a表示均值，b表示均质度，最后将数组导出保存为tanxingmoliang.txt；tanxingmoliang＝wblrnd(a,b,[ele_num,1])save-asciitanxingmoliang.txttanxingmoliang；步骤六：将numpy模块导入ABAQUS中；importnumpy；步骤七：导入numpy模块的所有模块至ABAQUS中；fromnumpyimport*；步骤八：将tanxingmoliang.txt导入到ABAQUS有限元模型中；tanxingmoliang＝numpy.loadtxt('tanxingmoliang.txt')；步骤九：利用Python语言中的for循环语句和range遍历函数来建立出ele_num种材质、ele_num个截面、ele_num个集合，并为每个集合指派截面；步骤十：将Part-1载入到Assembly模块，生成Part-1-1实例；步骤十一：设置分析步；设置荷载和边界条件；提交运算。所述步骤九可分为以下步骤：1)利用foriinrange(1,ele_num+1)和Material构造函数建立ele_num种材质；2)利用foriinrange(1,ele_num+1)和HomogeneousSolidSection构造函数建立ele_num个截面，第i个截面的材质为步骤九中的第i种材质；3)利用foriinrange(1,ele_num+1)和Set构造函数为步骤三中的零部件Part-1每一个单元建立一个集合，共计ele_num个集合；4)利用foriinrange(1,ele_num+1)和SectionAssignment构造函数为3)中每个集合指派截面。以上对本专利技术及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本专利技术创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施例，均应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土非均质性数值模拟方法，其特征在于:包括如下步骤：/n步骤一：导入ABAQUS建模模块；/n步骤二：导入ABAQUS常数模块；/n步骤三：在ABAQUS有限元软件Part模块建立混凝土三维实体模型Part-1，在ABAQUS有限元软件Mesh模块对Part-1进行单元网格划分，对划分单元后的Part-1进行建立网格零部件操作，得到Part-1-mesh-1；/n步骤四：利用Python语言中的len()统计得到步骤三中零部件Part-1单元数目为ele_num；/n步骤五：利用MATLAB软件生成服从Weibull分布的[ele_num,1]型混凝土材料参数数组，最后将数组导出保存为tanxingmoliang.txt；/n步骤六：将numpy模块导入ABAQUS中；/n步骤七：导入numpy模块的所有模块至ABAQUS中；/n步骤八：将tanxingmoliang.txt导入到ABAQUS有限元模型中；/n步骤九：利用Python语言中的for循环语句和range遍历函数来建立出ele_num种材质、ele_num个截面、ele_num个集合，并为每个集合指派截面；/n步骤十：将Part-1载入到Assembly模块，生成Part-1-1实例；/n步骤十一：设置分析步；设置荷载和边界条件；提交运算。/n...

【技术特征摘要】
1.一种混凝土非均质性数值模拟方法，其特征在于:包括如下步骤：
步骤一：导入ABAQUS建模模块；
步骤二：导入ABAQUS常数模块；
步骤三：在ABAQUS有限元软件Part模块建立混凝土三维实体模型Part-1，在ABAQUS有限元软件Mesh模块对Part-1进行单元网格划分，对划分单元后的Part-1进行建立网格零部件操作，得到Part-1-mesh-1；
步骤四：利用Python语言中的len()统计得到步骤三中零部件Part-1单元数目为ele_num；
步骤五：利用MATLAB软件生成服从Weibull分布的[ele_num,1]型混凝土材料参数数组，最后将数组导出保存为tanxingmoliang.txt；
步骤六：将numpy模块导入ABAQUS中；
步骤七：导入numpy模块的所有模块至ABAQUS中；
步骤八：将tanxingmoliang.txt导入到ABAQUS有限元模型中；
步骤九：利用Python语言中的for循环语句和range遍历函数来建立出e...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱克东，李亚春，罗祝君，曾祥茂，严俊刚，姜迎，曹阳，吴剑锋，刘小燕，苏庆焕，冯静立，
申请(专利权)人：广州市第一市政工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44