混凝土开裂模型、弥散模型和xfem各自的优势？

neversay

最近，在研究混凝土裂缝，请问各位这三者在裂缝研究上都有什么优缺点？？

敦诚

哥们，不知道你怎么分类的，什么叫做混凝土开裂模型啊？不知道你对于混凝土断裂力学是否了解，混凝土断裂模型不是那么定义的。

neversay

2# 敦诚


最近刚接触，还请斑竹多多指教！！

弥散裂缝模型和分离裂缝模型（有些书本也称之为开裂模型）是有限元分析中对裂缝常用的两种模拟方法。

弥散裂缝模型是将实际混凝土中的裂缝分布到整个混凝土单元中，通过改变混凝土单元的本构关系，消弱混凝土单元在裂缝张开方向的受拉刚度加以模拟。优点：不必随着裂缝出现和发展而改变有限元网格划分；缺点：需要将网格划分非常细密！！

分离裂缝模型：用单元边界模拟实际裂缝。优点：可以明确知道某条裂缝的走向、以及裂缝附近的变形情况；缺点：需要随着裂缝的开展而不断改变有限元网格划分，实际操作非常困难.

不知道是否正确，请斑竹多多指教！！

neversay

最近刚接触，还请斑竹多多指教！！
弥散裂缝模型和分离裂缝模型（有些书本也称之为开裂模型）是有限元分析中对裂缝常用的两种模拟方法。
弥散裂缝模型是将实际混凝土中的裂缝分布到整个混凝土单元中，通过改变混凝土单元的本构关系，消弱混凝土单元在裂缝张开方向的受拉刚度加以模拟。优点：不必随着裂缝出现和发展而改变有限元网格划分；缺点：需要将网格划分非常细密！！

分离裂缝模型：用单元边界模拟实际裂缝。优点：可以明确知道某条裂缝的走向、以及裂缝附近的变形情况；缺点：需要随着裂缝的开展而不断改变有限元网格划分，实际操作非常困难.

不知道是否正确，请斑竹多多指教！！

敦诚

ls说的有一定道理但是不够全面，也有些位置有混淆。
首先针对于宏观混凝土断裂力学有以下方法。
1分离式裂纹模型
2弥散裂纹模型
3虚拟裂纹模型
4钝化裂纹模型
5非局部化模型
6扩展有限元模型。
其中前两种是最初的两种模型，其他几种模型都是在它们基础上发展来的（Xfem除外）
1首先是分离模型，这种模型在abaqus并不常用，可以是据我所知在abaqus的裂纹模型中能算作这种模型的基本是没有,如果勉强可以算作这个类型的模型的话，那么裂纹尖端移动窗口技术可以算作这一类。
分离模型一个还有一个改进模型，就是界面单元模型，在abaqus中体现为cohesive element的一个部分（其实就是虚拟裂纹模型）。
2弥散裂纹模型，这种模型的原始模型假设比较简单，认为最大主应力达到极限时，单元就开裂，这一方向的刚度变为0，同时这种方法基于断裂力学认为一个点上的裂纹只能有3条，与这里理论相似的在abaqus中为 concrete smear cracking模型
3虚拟裂缝模型
hillerberg和peterson发展的，内聚力模型可以说是首次将断裂的发生扩展到一个区域（断裂过程区），并假设了内聚力模型，在abaqus中体现了cohesive element。cohesive element的发展充分体现了内聚力的分离式模型。
4钝化模型
bazant教授首创，认为裂纹不再是没有厚度的，而是收到骨料的影响，体现为abaqus的concrete plastic damge模型，缺点是网格敏感和裂纹尖端应力场无法描述。优点是裂纹路径不用预测。很适合研究无损结构的裂纹发展。
5非局部化模型
aifantis与deborst发展了这一模型其核心是为了解决网格敏感的问题，但其数学形式太复杂，编程困难，但是其数学模型的推导相当严密。abaqus中没有但是可以通过uel实现，可以看abaqus在岩土工程中的应用，里面有这样一个例子。
6xfem
线弹性断裂用起来非常好用，不用预制裂纹路径，没有网格依赖。但是对于材料有弹塑性行为时还是有一定问题。个人比较喜欢这个模型。

zgj-chaoyue

总版主您好，您能不能详细的讲下关于xfem做材料的塑性行为时遇到的相关问题，帮助手册上没怎么细说，可是大家都说有问题。还有就是想问下，有关材料的塑性行为跟塑性断裂力学是不是一个概念呢？

wenyuan721

现在XFEM是热点，也是难点呀，摸索中。。。

wenyuan721

回复 6# zgj-chaoyue


    师兄好，呵呵

cries

zgj-chaoyue 发表于 2011-6-19 21:14
总版主您好，您能不能详细的讲下关于xfem做材料的塑性行为时遇到的相关问题，帮助手册上没怎么细说，可是大 ...

材料塑性主要是指达到应力（混凝土拉、压）屈服强度后应力应变关系不在为线行（多项应力状态下表现为等效应力和等效应变），对于混凝土就是压缩屈服后硬化，然后应变软化，受拉一般是达到开裂强度后直接进入软化阶段。塑性断裂力学是指，开裂后，裂缝面之间存在粘结应力，其大小与裂缝张开位移相关。不知道理解的对不对。

zgj-chaoyue

好的，明白了。

lizheng619

XFEM没有高深到那里去，其核心是用改进的形函数描述不连续，目前基本上FEM已经非常强大了。XFEM还在发展努力追赶FEM。

秉烛游fan

仔细看了各位的讨论！

kerrylang

敦诚 发表于 2011-6-10 00:15
哥们，不知道你怎么分类的，什么叫做混凝土开裂模型啊？不知道你对于混凝土断裂力学是否了解，混凝土断裂模 ...

有没好的帖子推荐下，非常感谢

lizw357

想问一下，XFEM是不是必须预定义裂纹的初始位置。

liuxl04

lizw357 发表于 2013-6-24 18:34
想问一下，XFEM是不是必须预定义裂纹的初始位置。

不需要

Mundy

看了大家的讨论，受益匪浅。