3.2 예제 - RC 기둥 정적 비선형해석
개요
참조
PDF Abaqus FEA, Structural System Lab, 2022
YouTube Abaqus Tutorial - FEA of a Reinforced Concrete Column, 2019
YouTube 21 ABAQUS Tutorial: Defining Concrete Damage Plasticity Model + Failure and Element Deletion, 2022
cae inp 입력 자료
YouTube Abaqus Tutorial - FEA of a Reinforced Concrete Column, 2019
YouTube 21 ABAQUS Tutorial: Defining Concrete Damage Plasticity Model + Failure and Element Deletion, 2022
cae inp 입력 자료
목차
(1) Part (2) Property (3) Assembly (4) Step
(5) Interaction (6) Load (7) Mesh (8) Job (9) Visualization
(5) Interaction (6) Load (7) Mesh (8) Job (9) Visualization
예제
다음 기둥의 하중-변위 곡선을 그려라.
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단위
mm, kg, N
모델
- 치수: 2000 × 300 × 300 mm
- 경계조건: 하단 고정, 상단 자유
- 수직하중: 270 kN 압축 (= 270,000 / (300×300) = 3 N/mm²)
- 수평하중: 200 mm 변위
주근
(Bar) 단면적: 254.47 mm²
위치 (x, y, z):
(Bar) 단면적: 254.47 mm²
위치 (x, y, z):
62.5, 62.5, 2000.
62.5, 150., 2000.
62.5, 237.5, 2000.
150., 237.5, 2000.
237.5, 237.5, 2000.
237.5, 150., 2000.
237.5, 62.5, 2000.
150., 62.5, 2000.
스터럽
(Stirrup) 단면적: 78.54 mm² (240 × 240 mm)
위치 (x, y, z):
(Stirrup) 단면적: 78.54 mm² (240 × 240 mm)
위치 (x, y, z):
30, 30, 1950
재료 물성
강재
(Steel)
(Steel)
- ρ = 7.8e-6 kg/mm³
- E = 200,000 MPa, ν = 0.3
- Plastic (σ – ε):
σ (MPa) ε_plastic
280 0
370 0.1
콘크리트
기본 물성
기본 물성
- ρ = 2.4e-6 kg/mm³
- E = 17,585 MPa, ν = 0.3
콘크리트
CDP
소성 파라미터 Concrete Damage Plasticity (CDP) 소성 파라미터:
CDP
소성 파라미터 Concrete Damage Plasticity (CDP) 소성 파라미터:
Dilatation Angle : 30.5
Eccentricity : 0.1
fb0/fc0 : 1.16
K : 0.666
Viscosity Parameter : 0.001
콘크리트
압축 거동
(Compressive) Compressive Behavior (σ – ε):
압축 거동
(Compressive) Compressive Behavior (σ – ε):
σ (MPa) ε
5.23363173 0.000000000
6.27766432 0.000080031
7.21148249 0.000117560
8.03781640 0.000162279
8.76131374 0.000213877
9.38798871 0.000271954
9.92473606 0.000336046
10.37892424 0.000405661
10.75807052 0.000480297
11.06959380 0.000559456
11.32063606 0.000642662
11.51794157 0.000729462
11.66778274 0.000819438
11.77592203 0.000912203
11.84760087 0.001007408
11.88754784 0.001104736
11.90000000 0.001203903
11.74130500 0.001314519
11.58261000 0.001425136
11.42391500 0.001535752
11.26522000 0.001646369
11.10652500 0.001756985
10.94783000 0.001867602
10.78913500 0.001978218
10.63044000 0.002088835
10.47174500 0.002199451
10.31305000 0.002310068
10.15435500 0.002420684
9.99566000 0.002531301
9.83696500 0.002641918
9.67827000 0.002752534
9.51957500 0.002863151
9.36088000 0.002973767
9.20218500 0.003084384
9.04349000 0.003195000
8.88479500 0.003305617
8.72610000 0.003416233
8.56740500 0.003526850
8.40871000 0.003637466
8.25001500 0.003748083
8.09132000 0.003858699
7.93262500 0.003969316
7.77393000 0.004079932
7.61523500 0.004190549
7.45654000 0.004301165
7.29784500 0.004411782
7.13915000 0.004522398
6.98045500 0.004633015
6.82176000 0.004743632
6.66306500 0.004854248
6.50437000 0.004964865
6.34567500 0.005075481
6.18698000 0.005186098
6.02828500 0.005296714
5.86959000 0.005407331
5.71089500 0.005517947
5.55220000 0.005628564
5.39350500 0.005739180
5.23481000 0.005849797
5.07611500 0.005960413
4.91742000 0.006071030
4.75872500 0.006181646
4.60003000 0.006292263
4.44133500 0.006402879
4.28264000 0.006513496
4.12394500 0.006624112
3.96525000 0.006734729
3.80655500 0.006845346
3.64786000 0.006955962
3.48916500 0.007066579
3.33047000 0.007177195
3.17177500 0.007287812
3.01308000 0.007398428
2.85438500 0.007509045
2.69569000 0.007619661
2.53699500 0.007730278
2.37830000 0.007840894
2.21960500 0.007951511
콘크리트
인장 거동
(Tensile) Tensile Behavior (σ – ε):
인장 거동
(Tensile) Tensile Behavior (σ – ε):
σ (MPa) ε
1.160 0.000000000
1.080 0.000036000
0.975 0.000140293
0.905 0.000244566
0.840 0.000348534
0.780 0.000452218
0.724 0.000555638
0.672 0.000658814
0.624 0.000761762
0.580 0.000864499
0.538 0.000967040
0.500 0.001069399
0.464 0.001171590
0.431 0.001273623
0.400 0.001375511
(1) Part
개요
3개의 Part를 사용한다.
- Concrete : 2000 × 300 × 300 mm (Solid)
- Bar : 2000 mm (Wire)
- Stirrup : 240 × 240 mm (Wire)
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(2) Property
재료 생성
2개의 재료 성질을 생성한다.
- 강재 (Steel)
- 콘크리트 (Concrete) — CDP 모델 포함
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.png?raw=true)
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단면 생성
3개의 단면 성질을 생성한다.
- Section-Concrete
- Section-Bar
- Section-Stirrup
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단면 할당
Part들에 해당 Section들을 Assign한다.
.Uncheck 'create set'
.Uncheck 'create set'
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(3) Assembly
개요
Concrete, Bar, Stirrup 순으로 Instance를 만든다.
- Bar : Instance 생성 후, 설정된 Datum과 회전·이동을 통해 올바른 위치로 옮긴다.
- Stirrup : Instance 생성 후, 설정된 Linear Pattern과 회전·이동을 통해 올바른 위치로 옮긴다.
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(4) Step
개요
2가지 Step이 필요하다.
- Step-1 : 수직하중 (하중 제어)
- Step-2 : 수평변위 (변위 제어)
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(5) Interaction
개요
Concrete에 Bar와 Stirrup이 Embedded 방식으로 host된다.
(철근이 콘크리트 내부에 묻혀 있는 조건)
(철근이 콘크리트 내부에 묻혀 있는 조건)
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(6) Load
Step: Initial
경계조건 .Create Boundary Condition: 하단 고정 (1단 고정)
경계조건 .Create Boundary Condition: 하단 고정 (1단 고정)
Step-1
수직하중 .Create Load: 3 N/mm² (압축)
수직하중 .Create Load: 3 N/mm² (압축)
Step-2
수평변위 .Create Boundary Condition: −200 mm
수평변위 .Create Boundary Condition: −200 mm
.png?raw=true)
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(7) Mesh
개요
3개 Part에 대해 Seed → Mesh 순서로 수행한다.
- Concrete : Seed size = 40
- Bar : Mesh → Element Type: Truss
- Stirrup : Mesh → Element Type: Truss
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(8) Job
History Output
설정 그래프를 그리기 위해 Step 모듈로 이동하여,
.Tool → Set (RF, U 등) 정의
.Create History Output 정의
설정 그래프를 그리기 위해 Step 모듈로 이동하여,
.Tool → Set (RF, U 등) 정의
.Create History Output 정의
.png?raw=true)
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(9) Visualization
반력 등고선
.Field Output Dialog: Primary | RF | RF2
.png?raw=true)
변위 등고선
.Create Display Group
.Field Output Dialog: Primary | U | U2
.Field Output Dialog: Primary | U | U2
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보 단면
렌더링 .View → ODB Display Options...: (Check) Render beam profiles
렌더링 .View → ODB Display Options...: (Check) Render beam profiles
.png?raw=true)
하중-변위 곡선
XY Data 생성 .Create XY Data: ODB history output
.Create XY Data: U2 vs RF2
.Create XY Data: RF2 — sum (두 지점 반력의 합)
.Create XY Data: U2 — avg (두 지점 변위 평균)
.Create XY Data: Displacement vs Force — combine(U2, RF2)
XY Data 생성 .Create XY Data: ODB history output
.Create XY Data: U2 vs RF2
.Create XY Data: RF2 — sum (두 지점 반력의 합)
.Create XY Data: U2 — avg (두 지점 변위 평균)
.Create XY Data: Displacement vs Force — combine(U2, RF2)
.png?raw=true)
XY Data
Manager .XY Data Manager
Manager .XY Data Manager
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