911十六周年 | ABAQUS在连续性倒塌的有限元仿真分析

 16年前，2001年9月11日，美国911恐怖袭击造成了2997人死亡，超过6000人受伤，财产损失至少100亿美元（数据来源：维基百科）。

 911事件引起了土木工程界对结构连续性倒塌的广泛关注，其后相关研究也不断展开。而连续性倒塌是一个复杂的过程，从构件的失效和碎片的冲击到结构整体的破坏，全过程是一个高度非线性和多物理场耦合作用的过程，而且破坏的随机性比较大，因此研究分析中常将结构试验或仿真模拟进行简化处理。以仿真模拟来说常用的倒塌仿真分析方法有：有限元方法、离散单元法以及通过3维建模软件+物理引擎模拟。深圳市有限元科技有限公司是一家有十年有限元分析项目经验的高科技企业。

有限元方法[2]

离散单元法[3]

 那回到ABAQUS中连续性倒塌的分析，ABAQUS提供了一种“生死单元”的接触技术：Modelchange，该方法可以在一个设定的时间内让单元失效www.featech.com.cn，从而可以模拟结构构件失效，然后在后续的非线性动力分析中来考察残余结构的响应，再通过一定的判定指标来判定结构是否倒塌破坏。

 注意：Modelchange目前只能用于Standard的分析计算中。

 以下为实现步骤：

 1、先在柱失效所对应的分析步中设置柱构件的失效时长，一般取残余结构自振周期的0.1倍[5]。之后设置后续结构响应的分析步，步长的长短需是使结构达到稳定或者发生倒塌，初次计算可以进行尝试，比如5s；

 2、进入Interaction模块，点击接触定义，在设定的分析步下选择Modelchange，点击Continue；

 3、点击Region后面的箭头，选择想要定义失效的构件，完成后点击OK。

 以前用该方法做过一个平面框架倒塌模拟的例子，效果如下：

 该方法可以在ABAQUS中完成连续性倒塌的模拟，但是因为没有考虑构件失效的具体原因，所以效果看起来并不是很真实，如果想进一步更真实地进行仿真分析，就需要定义一些材料失效的指标，以及考虑构件失效的外部诱因。

 有限元科技是Abaqus软件在中国的一级代理商，公司以工程仿真软件开发为核心，集cae咨询、cae培训、cae软件研发与销售为一体，秉承以最高质量的产品和最高质量的服务满足客户的各种需求的服务理念，致力于为客户提供一站式cae整体解决方案，目前已为全国超过500家企业提供cae分析服务。如需购买有限元软件或咨询服务请联系电话：13632683051，咨询QQ：2039363860/4006046636。

 写到这里，感觉今天分享的内容在宏大的历史事件中显得很渺小，不过结构的抗连续性倒塌研究还要继续，希望以后的结构有强大的鲁棒性可抵御一切自然和人为灾害。

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