【文献速递】基于扩展有限元法的混凝土三点弯曲梁裂缝扩展模拟研究
文献篇
参数化分析：
作者通过对不同初始缝高比的研究，发现随着初始缝高比的增加，起裂韧度随着增加，失稳韧度反而降低，文中用边界效应来解释这一现象。所谓的边界效应就是上下边界对断裂的影响，下边界对起裂韧度其约束作用，初始缝高比增加，即裂缝尖端离下边界越来越远，约束作用就越小，故起裂韧度呈现出上升的现象；上边界对失稳韧度起约束作用，随着初始缝高比的增加，裂缝尖端越来越接近上边界，对其约束作用就越明显，得出的现象就是失稳韧度不断减小；
多次改变梁的厚度，发现对断裂参数均无影响，这一点与《混凝土断裂力学》中的结论相吻合，由此我可以将三维模型二维模型来代替，为此提供了有力的论据；
对于初始位置不在梁中间的裂缝，呈现的是I-II型复合型裂缝，开裂是从缺口处开始开裂往拉应力大的混凝土中部扩展；当偏置距离增大到一定程度时，从底部中间开始垂直向上开裂，这是由于底部拉应力比缺口处先达到抗拉强度。
以上就是我对文献的理解，接下来是仿真篇~
仿真篇
对文献内的模型进行了复现，结果差强人意。模拟了三十多次，虽然已经掌握收敛的方法，还是达到不了文献中的效果。见下图，我仿真的结果（上），文献中的结果（下）。
模拟过程中最大的问题就是裂缝不能达到失稳扩展，最终仍处于平稳扩展中，没有实现混凝土梁I型裂缝扩展的全过程。接下来分享的是做模型过程中遇到的失败和感悟。
【P-CMOD曲线图】
起初我的困惑是怎么得到裂缝张口位移（CMOD），但凡涉及混凝土裂缝的文献中基本都有P-CMOD曲线，所以这一难点必须得到解决。想了很多办法都无济于事，甚至一度去网上请人作答疑也没能解决。目前只能使用裂缝所处单元的一侧位移的二倍来代替CMOD，但是在得出的数据中出现负值让我很是不解。其实有一个讨巧的办法来大致代替CMOD但是从学术态度上是坚决抵 制的，这个方法是我在一篇硕士学位论文中得到的灵感，里面将CMOD与加载点的位移进行拟合得出两者呈正比例线性关系，几乎可以达到1:1，从学术角度来说加载点位移就是加载点处的位移，裂缝张口位移就是开裂单元张口的x坐标差，两者不能混为一谈，只能在裂纹单元附近加密网格，来近似代替CMOD。关于CMOD的解析解法徐世烺的《混凝土断裂力学》中给出相关公式，但是涉及曲线的柔度，更是一头雾水，就先这样吧，等开了学请老师帮忙解决下吧。
【裂缝不能实现失稳破坏】
【Abaqus收敛问题】
在反复修改模型的过程中，深切体会到了很多细节。
大多数初学者都会按照Module的顺序进行建模，分析，但是当使用的多了，所遇到的模型问题复杂了，个人认为顺序很有必要调整，我习惯的顺序是：草图>部件>装配>材料属性>网格>分析步>相互作用>作业，这里有个细节是很多人会忽视草图的作用，直接创建各个部件而后进行装配，这时涉及一系列的操作，平移、旋转、复 制等等，如果先在草图中将整体二维图形勾勒出来，在进行部件的建立，装配的时候，每个部件的位置都会按照预先的位置，不用任何操作，是不是省去了很多事。
建立Surface至关重要，因为模型不可能一次就成功，后续改的过程中不可避免的更改接触面，如果不设置Surface，改的过程十分繁琐，设置Surface之后，只需修改Surface即可，省去多余的步骤。这个操作在最初学软件的时候看到书中曾将提及过，但没在意觉得麻烦，可后来接触的问题复杂了才体会到了Surface的重要。
接触中设置硬摩擦接触会影响收敛，设置Tie连接会增加额外的自由度，应力集中现象严重，所以接触这一块学问太大，需要补习。
声明：以上内容皆为我个人对文献的理解，若有疑问请参考——覃源, 易勇生, 柴军瑞, 张鲜维. 基于扩展有限元法的混凝土三点弯曲梁裂缝扩展模拟研究. 水利水电技术. 2018;49:46-52.
来源：易木木响叮当
