结构损伤一致多尺度分析的关键是在不同尺度的模型衔接起来进行计算，为此首先需要将前述跨尺度界面单元衔接方法引入ABAQUS，按软件指定的格式引入跨尺度界面上须满足的位移约束方程。但是由于K2本身是奇异的，同时计算机有效位数是有限的，α过大会导致系统方程病态而使计算失效。根据所建立的结构一致多尺度模型并通过宏细观变量的跨尺度关联，便可实现结构损伤的并发多尺度计算。......
2023-08-26
结构损伤多尺度模拟与分析：基本方程与计算方法
【摘要】：在此基础上，我们可建立材料与结构损伤分析的基本方程，进而进行损伤演化过程的计算分析。如前所述，由于损伤演化过程是从微细观尺度发展到宏观尺度的跨尺度演化过程，结构损伤演化过程分析必然涉及多个尺度间的耦合计算，必须采用多尺度计算方法。而对于不同尺度下的参变量群之间的耦合关系难以忽略的物理现象，就必须在多尺度下进行分析。
在对不同尺度上的材料与结构损伤建立了合理表征与量化方法以后，材料与结构层次上的损伤程度可以按照其损伤特征与演化特性进行量化分析。在此基础上，我们可建立材料与结构损伤分析的基本方程，进而进行损伤演化过程的计算分析。如前所述，由于损伤演化过程是从微细观尺度发展到宏观尺度的跨尺度演化过程，结构损伤演化过程分析必然涉及多个尺度间的耦合计算，必须采用多尺度计算方法。
目前多尺度计算方法大致可分为串行式（Sequential）多尺度算法和并行式（Concurrent）多尺度算法两大类，分别适用于不同的多尺度问题。有些物理现象在不同尺度下的参变量群之间的耦合关系并不那么强烈，对这类问题就可以在单一尺度下进行分析。而对于不同尺度下的参变量群之间的耦合关系难以忽略的物理现象，就必须在多尺度下进行分析。但是，如果大尺度上的变量集合与小尺度上的变量集合之间的耦合关系相对较弱时，小尺度上的变量对大尺度上变量的影响可紧缩成一个或几个参数，这类问题就适合使用串行式多尺度算法。在串行式多尺度分析中，大尺度上的变量参数通过小尺度上的变量计算分析来确定，而在大尺度上变量出现的变化对于小尺度的变量而言，可视作均匀的或者是拟静态的。因此，这类问题的尺度间影响关系是单向的。
在结构劣化初期阶段，对结构损伤在连续介质尺度范畴内进行多尺度分析时，因为发生在小尺度上的损伤演化对大尺度下的结构响应的影响并不是那么强烈，即不同尺度变量集合间的耦合是比较弱的，小尺度上的变量对上一大尺度变量的影响可紧缩成一个或几个参数来反映，因此可利用串行嵌套式多尺度算法对处于服役初期阶段的结构进行损伤多尺度分析。
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一致多尺度方法基本方程-结构损伤多尺度模拟与详细阅读
但是，与图4.1中不同的是，定义结构中含细观缺陷的易损局部所在空间为ΩL，ΓGL表示结构整体区域与细观局部区域交界处。值得注意的是，在嵌套多尺度方法的空间描述中，易损局部域为ΩGL，该区域具有宏观与细观双重尺度属性，而在这里，易损局部域为ΩL，该区域仅具有细观尺度属性。......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟与分析详细阅读
对这些易损部位就需要考虑材料与结构在细观尺度下存在的细观缺陷及其非连续、非均匀特征进行损伤分析，在这些易损局部的复杂几何构造细节和在内部客观存在的细观缺陷，导致局部热点应力升高、触发损伤演化。分析其组成材料的性能、含量、界面、缺陷等，基于对这些细观构造与缺陷的细观分析结果来确定这些易损部位在宏观尺度下结构模型中的近似于均匀材料的等效性能。......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟与分析验证详细阅读
在考虑材料损伤演化与失效过程的有限元分析中，损伤演化方程与结构平衡方程、几何方程、物理方程一起，构成基本方程组。目前耦合损伤的有限元计算方法主要有：全解耦方法。本章在上一章对两种多尺度方法基本理论介绍的基础上，分别阐述了两种多尺度分析方法在有限元计算软件ABAQUS中实施的算法流程与具体步骤，并通过算例分析以验证两种损伤多尺度分析方法各自的有效性和可行性。......
2023-08-26
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结构损伤的多尺度模拟与分析详细阅读
因此，结构损伤的量化其实已转化为与特定结构构成和内力分配关系相关的求解过程。对于不同类型的结构，有必要针对其特定的构造形式专门研究其结构损伤的量化方法。......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟与分析：混凝土损伤特征与演详细阅读
构件受力后，钢筋和混凝土之间有相对滑移趋势时，产生摩阻力。这个过程就是钢筋混凝土粘结界面的损伤演化过程。现行钢混结构设计理论大多是基于平截面假定进行的，这隐含着钢筋和混凝土这两种性质截然不同的材料粘结良好，以确保二者变形协调。保障钢筋和混凝土的粘结良好是确保钢混结构安全的重要条件之一。图2.44钢筋与混凝土粘结失效引发的结构破坏......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟方法的基本方程详细阅读
以一个任意形状的结构体为例，对嵌套多尺度损伤模拟中的不同尺度域及其边界进行定义和描述。图4.1嵌套多尺度损伤模拟中的尺度域与边界示意图定义结构整体所在的空间为Ω，所属边界为Γ，而Γu和Γτ分别为施加在边界Γ上的已知位移和已知应力。区域ΩGL中的损伤与力学行为需要考虑其在宏观与细观两个尺度下的损伤演化过程方能确定。......
2023-08-26
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结构损伤多尺度模拟与分析：实施流程与方法详细阅读
应用本章前3节中阐述的结构损伤多尺度分析的基本方程和计算方法，可进行钢结构地震损伤多尺度分析。关于第1个问题，也即结构损伤一致多尺度分析中的跨尺度界面连接问题，在本章的4.3节已有专门论述。有关如何通过UMAT子程序实现材料损伤特性的引入及其流程的详述将在后面的5.1节给出。......
2023-08-26
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