地应力平衡的一个简单例子分析.pdf
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1、abaqus地应力平衡 先说为什么要施加地应力 : 1、我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致,比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致,但我们可以夸张一点想 像,实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n 年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天 的尺寸大小, n 年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小,我们不得而知,如果能准确知晓,我们就可以建立一个那时 的几何模型,再施加重力和边界条件进行计算,变形后形状和现状边坡形状一致,其内力也就是初始应力场或地应力 ,就不用专门去施 加地应力 了,但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸,
2、我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸,受力后将会变成一个更小 的或与现状不一致的边坡,这不符合我们模拟现状边坡的目的。如果我们知道现状边坡的内力,将其提取出来作为几何模型的内力,再 和外力(重力)平衡,则我们建立的模型才能算和实际模型一致。 真实地知道现状边坡的内力是很难的,我们采取的办法是,用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计 算,得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力,并重新将其施加于与现状边坡一致的几何 模型,再施加重力(当然边界条件也应基本一致)以平衡,这样才算建立了与现状模型基本一致的模型,其下的计算才成为可能。这就
3、 是所谓 “ 地应力 平衡 ” 的含义、目的、作用。 2. 地应 力平衡中的 外力和内力 的问题, 地应力 平衡中,显然,重力是外力,应力场是内力,仅有外力重力,没有内力是不可能的,同样, 仅有内力(专指初始应力场)而不受重力也是不可能的,否则,整个体系的力不会平衡。这就是为什么我们将提取出的内力施加于几何 模型后必须再施加重力的原因。为的是内力和外力平衡。) q0 F3 q6 H1 O# 3. 地应力 场的 方向问题 , 有网友在论坛里问, 既然重力是向下, 为与重力平衡, 那应力场的方向是不是向上呢,这同样是我开始接触abaqus 的疑问,相信很初学者也有这样的疑问,我的理解是内力是没有向
4、上、向下或者向其它方向的概念的,内力只有拉力或压力或剪力之分, 其方向也按是拉是压是顺时针或逆时针而分,内力往往都是成对出现,如地应力 场中的应力以压应力为主,取一个微元,则压应力同时 出现在向下和向上,你能说地应力 就是向上,与重力反向吗? aba 中初始 地应力 场平衡一般在表面水平的情况下仅仅和密度相关,密度一样的话平衡的结果很好,别的参数改变之后经过计算, 差别很小。表面不水平的情况则最好通过文件导入初应力的情况进行平衡。一般来讲,表面不平的时候有很多因素造成误差很大。 cdstudio版主的总结: http:/ 常见的问题 ( m f/ L 8 l4 d K: D0 q7 b8 f
5、4. 边坡加重力无法平衡? , r. E, j0 n: F* L4 |; 7 边坡加重力无法平衡表示边坡本身是不稳的, 请检查模型是否合理, 塑性参数是否合理. http:/ 大哥解答: 你的 inp 文件中有part 和 instance, 而 geo.dat 中的节点编号前面没有instance 名称。 有两种方法: 1。建立 没有 part 的 inp 文件, geo.dat中的单元编号前面没有 instance名称。见 http:/ 2。 建立有 part 的 inp 文件, geo.dat 中的单元编号前面加上 instance 名称。见 http:/ “ . R! y% M4 g:
6、 O! z! y4 8 8 G8 Q! h+ i- |7 按照第 2种方法,在你的geo.dat文件中单元编号前面加上Part-1-1. , 例如第一行变为 3 S* v) N S# d; _“ f2 & P ( U, e7 j5 k6 Q Part-1-1.1,-1.50E+04,-3.50E+04,-1.50E+04,-1.25E-12,-1.92E-13,-4.17E-12 http:/ : 先建立好你的模型,按照你的课题把边界条件、接触什么的都建好,然后使用命令mdb.models你的模型名字 .setValues(noPartsInputFile=ON) ,建立没有part的 inp
7、 文件( abaqus不认带 part 的 istress 数据) zhuyi:要写你的 model 的名字(在CAE 窗口顶部, Model 右面,默认名称为Model-1, Model-2 等等),不是CAE 或 JOB 的名称。你的 model 的名字前后都要加上单引号 地应力平衡方法 熊志勇陈功奇 第一部分地应力平衡方法简介 地应力平衡有三种方法: (1)*initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或 inp) 该方法中的文件FILENAME.INP获取方法为 : 首先将已知边界条件施加到模型上进行 正演计算 , 然后一般是将计
8、算得到的每个单元的应力外插到形心点处并导出6 个应力分 量( 也可以导出积分点处的应力分量, 视要求平衡的精确程度而定) 。其所采用的几何模 型可以考虑地表起伏不平的情况以及岩土材料极其不均匀的情况, 适用范围广。但由于 外插的应力有一定误差, 因此采用弹塑性本构模型时, 可能会导致某些点的高斯点应力 位于屈服面以外 , 当大面积的高斯点上的应力超出屈服面之后, 应力转移要通过大量的 迭代才能完成 , 而且有可能出现解不收敛的情况。在仅考虑自重情况下只能考虑受泊松 比的影响带来的侧压力系数效应, 因此平衡后的效果不一定很理想, 但无疑其适用性很 强。 (2)*initial condition
9、s,type=stress,geostatic 该方法需给出不同材料区域的最高点和最低点的自重应力及其相应坐标。所采用的 几何模型一般较规则, 表面大致水平 , 地应力平衡的好坏一般只受岩体密度的影响, 无论 采用弹性或弹塑性本构模型都能很好的达到平衡, 可以不必局限于仅受泊松比的影响, 能够通过考虑水平两个方向的侧压力系数值来施加初始应力场。计算速度快 , 收敛性好。 缺点就是不能够很好平衡具有起伏表面的几何模型, 需知道平整后模型的上覆岩体自 重。 (3)*initial conditions,type=stress,geostatic,user 该方法采用用户子程序SIGINI 来定义初
10、始应力场, 可以定义其为应力分量为坐标、 单元号、积分点号等变量的函数, 要达到精确平衡需已知具体边界条件, 在实际中应用较 少。 第二部分地应力平衡方法实例详解 地应力平衡是岩土工程数值模拟分析的重要的内容,为了让师弟师妹们快点上手, 我利用第一种方法做一个较简单的模型,希望对大家有用。 一、 模型描述: 3 /2080mkg 7 101E 35.0 二、地应力平衡过程 (0,0) (30,0) (30,20)(0,20) 12m12m 60kpa 30m 2 0 m 地基 1.启动 ABAQUS, 单击 Create Model Datebase 2.创建部件( Part ) 在 Part
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