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钢筋混凝土结构开裂是广泛存在的现象，准确的说从钢筋混凝土结构服役开始就进入带裂工作状态，只是这种裂缝肉眼难以辨别并且对结构安全没有影响。但裂缝作为钢筋混凝土构件工作状态的重要表征指标，是结构损伤的表现，也许是破坏的先兆，也许是耐久
性不足的预警，更是灾后调查和受力机理揭示的重要线索，见图1。
图1 钢筋混凝土结构裂缝
本案例使用ABAQUS对一根钢筋混凝土受拉构件进行裂缝估算分析，根据钢筋应力状态计算等效裂缝宽度，并采用Python脚本在ODB结果文件中创建裂缝场变量，实现在ABAQUS中使用一维单元进行快速分析，并在后处理模块 显示等效裂缝宽度的目标。
案例涉及的相关技术：
①ABAQUS梁单元Rebar积分点插入；
②利用Python脚本提取ABAQUS场变量数据；
③利用Python脚本创建ABAQUS场变量数据。
计算报告编写采用操作引导式，希望能为读者使用ABAUQS场变量创建提供有益参考。操作分析要点为：
①ABAQUSABAQUS梁单元Rebar积分点插入；
②ABAQUS场变量输出Python脚本getSubset()函数应用；
③ABAQUS场变量编辑Python脚本addData()()函数应用。
1.模型装配及接触连接
计算模型为钢筋混凝土屋架下弦按轴心受拉构件，见图2。模型只包含1个part。截面宽200mm，截面高160mm。因为案例模型较为简单，混凝土梁采用B21单元模拟，钢筋通过在与混凝土单元共节点建立钢筋箱型截面单元实现。混凝土材料为C40，钢筋为HRB400，为实现材料单轴滞回损伤模拟，混凝土受压骨架线上升段采用Hognested曲线，下降段为直线；钢筋均采用《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）
图2 分析模型
a 混凝土单轴应力应变曲线
b 钢筋单轴受拉应力应变曲线
图3 材料本构
表1 材料参数
2.分析步设置
轴向拉伸分析采用一个静力分析步完成，见图4。
本例的最终目的是通过钢筋单元应力状态计算出等效裂缝宽度，因此要在输出要在场输出中设置应力输出结果,见图5。
图4 分析步设置
图5 输出节点集示意
3.边界设置
1) 底部节点为全自由度固定。
2) 顶部节点施加114kN拉力。
图6 边界条件设置及荷载施加
4.创建并提交分析计算任务
此步与常规相同，不在赘述。
5.ODB后处理
本例的目标是通过钢筋单元应力状态计算出等效裂缝宽度，因此要在输出要在场输出中设置应力输出结果，根据现行规范计算公式：
因此需要对有限元计算结果进行后处理，基本分成三步：
①提取钢筋单元S11分量；
②创建新的场输出变量，命名为裂缝宽度（Crack width），并添加描述为：ε*lm
③计算出等效裂缝并将结果写入新建的常变量。
为实现上述步骤需要使用getSubset()、frame.FieldOutput()、addData()三个Python脚本函数。本例编写了创建并计算裂缝宽度的Python脚本如下：
import odbAccess
from abaqusConstants import *
myOdb = odbAccess.openOdb(path=r"D:\temp\Tensile-beam.odb", readOnly=False)
ins = myOdb.rootAssembly.instances["TENSILE-BEAM"]
elements = ins.elements
for frame in myOdb.steps["Axial"].frames:
test = frame.FieldOutput(name="Crack width", description="ε*lm", type=SCALAR)
S_data = frame.fieldOutputs["S"]
for eid in elements:
S11_data = S_data.getSubset(region=eid).values[0].data[0]
test.addData(position=CENTROID, instance=ins, labels=[eid.label, ], data=((S11_data /200000*222.14, ),))
裂缝宽度场变量创建完成后即可在后处理中直接查看等效裂缝宽度，及方便快捷，还能充分利用ABAQUS可视化显示平台的渲染美感，同时计算结果与参照例题完全吻合，见7。
图7 在后处理模块显示新创建裂缝宽度场变量
作为工程分析人员，有限元难以满足全部的分析需求。为了实现计算的快捷高效，模型中大量采用梁单元，计算裂缝宽度需要平均裂缝间隔和纵向受拉钢筋应力状态，但一维单元只能给出应力状态。采用分析软件自带的后处理工，根据规范建议的简化计算公式，可以快速的进行计算。避免了为估算裂缝宽度而建立机器耗时的精细化模型，这也许应该有限元广泛应用方式之一。
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