预应力钢筋混凝土结构抗爆模拟 - LS-DYNA应用实例

Ls-Dyna求解器功能强大，是世界上最著名的显示动力分析程序，尤其适合求解各种二维、三维非线性结构的碰撞、侵蚀和爆炸冲击等非线性问题。案例中承受爆炸荷载构件为剪力墙-预应力宽连梁钢筋混凝土构件，构件有限元模型应用HyperMesh工具处理，钢筋与混凝土单元共节点，模型概况，如图1。本案例采用kg-mm-s单位制。

模拟预应力钢筋混凝土结构的爆炸冲击响应，需要分两步处理：第一步，对构件施加预应力，模拟构件的稳态应力分布；第二步，进行预应力分布稳定时的构件抗爆模拟。其中，第二步针对预应力钢筋混凝土构件进行的爆炸相关设置，见上一篇<Ls-Dyna对钢筋混凝土结构的抗爆模拟>，本文章主要介绍预应力，即预紧力的施加，及重启动的相关设置。

Part1预紧力的施加-预应力钢筋混凝土构件建立：

第一步，新建MAIN.k、ALE.K、BlastPoint.k、Boundary.k、EntitySet.k、Mode.k（搭建的模型文件导出Mode.k中）。复制材料卡片（提前写好，或联系博主索要）及计算控制卡片（联系博主索要）到计算文件夹中，形成文件内容如图2。文件解析见上一篇<Ls-Dyna对钢筋混凝土结构的抗爆模拟>。

第二步，将MAIN.k文件导入HyperMesh中（模型搭建如若不会，可以向博主索要学习资料），操作步骤见图3。

第三步，为模型分配材料及属性。

本例中构件模型及单元属性按表1采用，混凝土单元材料模型添加材料侵蚀关键字*MAT_ADD_EROSION，材料与属性需要依照图4操作图示，依次完成赋值。

第四步，生成预应力钢筋截面上几何点，操作步骤见图5。

第五步，创建施加预应力的截面，二根钢筋分别建立，操作步骤见图6，注意进行预应力截面创建前，使Boundary.k文件置于当前，方法见上一篇<Ls-Dyna对钢筋混凝土结构的抗爆模拟>图6。

第六步，创建预应力组件的partset，两根钢筋各建立一set，操作步骤见图7。注意创建partset前，使Entity Set.k文件置于当前，方法见上一篇<Ls-Dyna对钢筋混凝土结构的抗爆模拟>图6。

第七步，预应力截面添加组件，两根钢筋分别添加，操作步骤见图8。注意使Boundary.k文件切换置于当前，方法见上一篇<Ls-Dyna对钢筋混凝土结构的抗爆模拟>图6。

第八步，定义预紧力曲线，操作步骤见图9。

第九步，定义及设置INITIAL_STRESS_SECTION关键字，两根钢筋分别定义，操作步骤见图10。

第十步，导出成k文件，操作步骤见图11，提交到Ls-Dyna求解器进行初始应力计算（计算控制卡片联系博主索要）操作步骤见图12。

计算结果：

Part2重启动，爆炸冲击设置：

第一步，导入Mode.k文件，导入方法见本帖图3，新建空气及炸药网格（网格划分方法不会，联系博主索要资料）。本帖空气及炸药网格应用TechChat-Exploding工具创建，简称TCE工具。空气及炸药网格也可以应用HyperMesh工具处理，不应用TCE工具，不影响本文介绍技术的实操。

第二步，导出模型到Mode.k文件，导出方法见本帖图11。

第三步，参照上一篇<Ls-Dyna对钢筋混凝土结构的抗爆模拟>进行爆炸计算相关设置。

第四步，在MAIN.k文件中写入关键字*STRESS INITIALIZATION，如图13。

第五步，将Part1计算结果中d3dumpN（最后一个d3dump文件），拷进爆炸冲击计算的文件夹中。

第六步，提交计算文件，重启动计算，操作步骤如图14。

计算结果：

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