热轧螺纹钢精细化建模补充，ABAQUS+SOLIDWORKS联合操作

横肋和纵肋的几何清理最烦人。SolidWorks里从螺纹钢扫描模型或者从CAD图纸拉伸出来的实体，导入ABAQUS之前得先检查，横肋根部跟基圆交界的位置经常有微小面、碎面、短边，这些在CAE里网格划分的时候直接卡死。SolidWorks里用检查 → 检查实体有效性跑一遍，有问题的面用删除面或者填充曲面处理掉，横肋侧面的脱模斜度如果不影响受力分析可以简化成垂直面，省得网格长宽比太离谱。

螺纹钢公称直径20mm，横肋高度1.2mm，横肋间距10mm，横肋顶宽1.5mm，纵肋高度0.8mm，基圆直径18.8mm，横肋与轴线夹角60°，这些都是GB/T 1499.2里的标准值，实际建模按厂家质保书上的尺寸来，不同钢厂轧辊磨损程度不一样，实测值跟公称值差个0.1-0.2mm很常见。

SolidWorks导出格式用STEP AP214，别用IGES，IGES丢面丢得厉害。导出之前在SolidWorks里把单位设成mm，跟ABAQUS的默认单位一致，不然导进去模型缩了1000倍得重新缩放。File → Save As → STEP → Options里把输出坐标系选对，装配体里如果有多个零件，导出之前确认每个零件的坐标系都是对齐的。ABAQUS里File → Import → Part，选STEP格式，导入选项里勾上Heal和Stitch，让CAE自动修一下小缝隙。

有一次做一批直径25mm的螺纹钢拉伸模拟，想着横肋纵肋都建出来太费网格，就把肋简化成光滑圆柱，只在材料属性里把屈服强度调高一点模拟肋的强化效应。结果算出来的应力-应变曲线跟试验对不上，弹性段还行，屈服平台短了一大截，强化段斜率偏高。后来把肋建出来重新算，同样的材料参数，屈服平台长度对了，强化段斜率也接近试验值。肋对轴向刚度贡献不大，但对局部应力和颈缩位置的影响不能忽略，拉伸试样断在横肋根部附近跟断在标距中间的应力状态不一样。

网格划分上，基圆用六面体扫掠网格，横肋和纵肋用四面体自由网格，交界处用Tie绑定。基圆网格尺寸1mm，横肋根部加密到0.3mm，横肋顶部可以放松到0.5mm。单元类型C3D8R和C3D4混用，减缩积分控制沙漏，增强沙漏控制选Relax Stiffness。横肋根部跟基圆交界处的圆角如果建出来了，网格要沿圆角弧线布种子，至少五层，圆角半径小于0.5mm的简化掉，太小的圆角划不出质量好的网格。

材料用双线性随动硬化，Q235和HRB400都算过，弹性模量206GPa，泊松比0.3，屈服强度按质保书取，强化段斜率取弹性模量的1/100左右。拉伸模拟用位移加载，一端固定一端拉伸，标距段用场输出跟踪轴向应变和横向应变，算泊松比和弹性模量。断裂模拟用损伤起始准则，DUCTILE damage，断裂应变取0.15-0.25，取决于材料延性。

有一次帮同事做一个螺纹钢锚固模拟，他SolidWorks里建的横肋是尖角的，没有倒圆。导进ABAQUS里划网格，横肋根部全是畸形单元，msg里报了几十个negative Jacobian。当时是夏天，办公室刚发了西瓜，同事在旁边切，汁水滴到键盘上，我一边擦一边改模型。把横肋根部倒了个0.3mm的圆角，重新导入，网格好了很多，但横肋侧面的网格还是歪的，试了五六次种子布置才勉强能算。后来他直接用了我的模型，把横肋简化为梯形截面，顶部宽1.5mm底部宽2.5mm，网格质量一下就好了，算出来锚固力跟试验值只差了3%。精细化建模的精度提升跟网格质量下降带来的误差有时候互相抵消，建太细不一定划算。

D:\temp\rebar\Job-1.odb，Step-1，Frame 20，S,Mises，Max 485MPa，Min 0.3MPa，沿轴向路径提取应力，距端部50mm处横肋根部应力集中系数1.8。

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