1、ABAQUS 地應力平衡abaqus 學習記錄 2011-03-30 14:42:12 閱讀 107 評論 0 字號:大中小 訂閱關于地應力的平衡方法 , 綜合了版上的一些意見 , 結合了自己的想法 , 對于初始地 應力的施加 , 得到了 e-6的效果 , 方法比較簡單 , 與大家分享 !1. 先施加重力荷載的作用 , 可以在 cae 中實現 ;2. 在 inp 文件中的 output request中寫上*el prints,這樣就會將施加重力荷載后的應力輸出到 *.dat文件中了 ;3. 在 *.dat文件中 , 將單元應力的序號及單元的應力拷出 , 例如ELEMENT T FOOT- S

2、11 S22 S33 S12 NOTE1 1 -1.2598E+05 -1434. -3.1852E+04 892.72 1 -1.2249E+05 -6287. -3.2194E+04 1223.3 1 -1.1795E+05 -497.7 -2.9611E+04 1664.4 1 -1.1210E+05 -7240. -2.9834E+04 1992.5 1 -1.0485E+05 579.0 -2.6068E+04 2600.6 1 -9.5803E+04 -8272. -2.6019E+04 3031.7 1 -8.4709E+04 1915. -2.0698E+04 4083.8 1

3、 -7.0634E+04 -9746. -2.0095E+04 4339.9 1 -5.1088E+04 5401. -1.1422E+04 8519. 10 1 -2.4353E+04 -1.1150E+04 -8876. 1.2126E+04 11 1 -1.2847E+05 268.1 -3.2050E+04 738.1 12 1 -1.2786E+05 -9868. -3.4433E+04 629.1 13 1 -1.2938E+05 -4224. -3.3402E+04 502.5 14 1 -1.3039E+05 -3458. -3.3461E+04 165.9 單獨存為一個 *.

4、dat文件 ,4. 用 excel 打開該文件 , 將其中的 1所在的列去掉 , 在每個單元號前面加上其 instance. , 即單元編號變為 : instance名稱 . 序號 ;注意不同的 instance 和 part 要都按照其所在的單元從小到大編號 , 而不是按照他們在整體單元編號來 編號 !5. 接下來就在 excel 把該文件另存為 *.csv格式的文件 (即帶有逗號分隔符的格 式 ,6. 最后在 inp 文件的 step 之前寫上*initial conditions,type=stress,input=文件名 .csv 即可 !這種方法不需要用 python, 比較簡單 ,

5、 希望能對大家有用 !先說為什么要施加地應力:1、我們所建立的幾何模型一般和工程實際情況或尺寸相對應、相一致,比如邊 坡幾何模型和實際邊坡尺寸一致 , 但我們可以夸張一點想像, 實際邊坡應是由一 個更大一點或更高一點的不受重力的初始邊坡在 n 年前突然受重力和類似目前 的邊界條件作用下逐漸形成了今天的尺寸大小, n 年前受重力和類似目前的邊界 條件作用之前邊坡的尺寸大小,我們不得而知,如果能準確知曉,我們就可以建 立一個那時的幾何模型 , 再施加重力和邊界條件進行計算, 變形后形狀和現狀邊 坡形狀一致,其內力也就是初始應力場或地應力,就不用專門去施加地應力了, 但問題是我們不能知曉邊坡受力前的

6、形狀尺寸 , 我們現在的幾何模型就是邊坡現 在的實際尺寸 , 受力后將會變成一個更小的或與現狀不一致的邊坡, 這不符合我 們模擬現狀邊坡的目的 。 如果我們知道現狀邊坡的內力, 將其提取出來作為幾何 模型的內力 , 再和外力 (重力 平衡 , 則我們建立的模型才能算和實際模型一致。 真實地知道現狀邊坡的內力是很難的 , 我們采取的辦法是, 用我們所建立 的幾何模型施加和實際模型一致的重力和邊界條件進行計算 , 得到變形后或變得 更小或與現狀邊坡不完全一致的邊坡內力近似的作為現狀邊坡的內力 , 并重新將 其施加于與現狀邊坡一致的幾何模型 , 再施加重力 (當然邊界條件也應基本一致 以平衡,這樣才

7、算建立了與現狀模型基本一致的模型,其下的計算才成為可能。 這就是所謂“地應力平衡”的含義、目的、作用。2. 地應力平衡中的外力和內力的問題,地應力平衡中,顯然,重力是外力,應 力場是內力,僅有外力重力,沒有內力是不可能的,同樣,僅有內力(專指初始 應力場 而不受重力也是不可能的,否則,整個體系的力不會平衡。這就是為什 么我們將提取出的內力施加于幾何模型后必須再施加重力的原因 。 為的是內力和 外力平衡。 q0 F3 q6 H1 O#3. 地應力場的方向問題 , 有網友在論壇里問 , 既然重力是向下, 為與重力平衡, 那應力場的方向是不是向上呢,這同樣是我開始接觸 abaqus 的疑問,相信很初

8、 學者也有這樣的疑問 , 我的理解是內力是沒有向上、 向下或者向其它方向的概念 的 , 內力只有拉力或壓力或剪力之分, 其方向也按是拉是壓是順時針或逆時針而 分,內力往往都是成對出現,如地應力場中的應力以壓應力為主,取一個微元, 則壓應力同時出現在向下和向上,你能說地應力就是向上,與重力反向嗎? 不怕各位笑話 , 以上幾點在高手看來是很簡單的問題, 卻是我經歷了漫長而 艱辛的摸索才得到的,今天也寫給初學者,不要再走我的老彎路了。aba中初始地應力場平衡一般在表面水平的情況下僅僅和密度相關,密度一 樣的話平衡的結果很好,別的參數改變之后經過計算,差別很小。表面不水平的 情況則最好通過文件導入初應

9、力的情況進行平衡 。 一般來講, 表面不平的時候有 很多因素造成誤差很大。地應力平衡方法:第一步:建立模型,材料,分析步(GEOSTATIC 第二步:施加荷載, LOAD ,選擇施加重力 GRAVITY ,在你想施加重力的方向輸入 數值 9.8第 三 步 :在 命 令 行 中 輸 入 mdb.models'模 型 名 字 '.setValues(noPartsInputFile=ON (請嚴格按照 這個格式,注意大小寫的 字母第四步:提交 J0B ,完成后第 五 步 :按 以 下 步 驟 ,Roport-Report Field Output-選 中 S11,S22,S33,S

10、12,S13,S23-Name:XX.INP-Write中選擇 Field Output-ok!第六步:用軟件 (推薦使用 UltraEdit 很好編輯的 打開 XX.INP ,保存格式內 容單元號 S11 S22 S33 S12 S13 S23 (請注意,在保存 內容中沒有這一行的, . , . , . , . , . , , . , . , . , . , . , ., . , . , . , . , . , ., . , . , . , . , . , .這個結果文件是最重要的,在所保存的文件中只有數值部分,沒有英文字 母,沒有上面那個“單元號”這一行,而且單元號前面也沒有什么 PART

11、 名字什 么的,就是 1, 2. 這些數字。第七步:在 ABAQUS-Model-Edit keywords-Model-1(這就是你的 Model 名字 -在材料屬性后面加上:*initial conditions,type=stress,input=xx.inp 完 成 ,第八步:重新提交 JOB , OK第九步:如果你還沒有成功的話,那我只能說 -我無語了。 ABAQUS 的這項功能確實很不錯。:這個功能讓基坑開挖、隧道開挖等的初始 應力 , 開挖后的殘余應力很好的顯示; 也可以很好的模擬鐵路設計中的工后沉降 的概念,在地應力平衡后,加上荷載所得沉降即為工后沉降;也很好的模擬了樁 土復合

12、地基的問題,如果沒有初始應力的模擬,使土對樁產生了擠壓應力,從而 通過設定摩擦系數就可以模擬了樁與土之間的摩擦力 ; 除此之外, 在進行擋土墻 計算時也需要 ABAQUS 的這項功能,反正很多都用得著。希望我的建議能幫助初學者(其實我也是初學者,呵呵很快掌握這個技巧。地應力平衡的正確時間點所謂地應力平衡是指 , 當我們建任何東西或挖任何東西之前 , 地表的位移都是 零 , 但是土體的應力卻存在 , 這種無位移但有應力的時間點叫地應力平衡 . 那 么正確的時間點應該是什么呢 , 就是不管土原來是什么樣的 , 高山 , 河流 , 丘 陵 , 平原都可以 , 關鍵是在我們對它做任何擾動之前 . 有些

13、人問樁土作用如何 平衡 ? 這個問題首先就是錯的 , 因為地應力平衡的時候是不能有樁的 . 一旦有樁就跨過了地應力平衡這個時間點 , 數值模擬要忠實于實際情況 , 不能想當然 , 所以正確的選擇時間點是地應力平衡計算中最最關鍵的 .處理地應力平衡的三種方法1. 地表水平土層分層水平的情況下的地應力平衡地表水平而且土層分層水平的情況下的地應力平衡是最簡單的情況 , 事實上也 是 大 多 數計 算 用到 的 平衡 方 法 , 這 個 時候 可 以用 ABAQUS 提供 的 *initial conditions, type=stress, geostatic方法來做 . 具體怎么寫這個語句 , 請

14、自 行參考文檔 .2. 其它的情況下的地應力平衡 ' s4 x& % I8 A# x* c1 Y$ q地表不水平或土分層不規則的情況下只能使用導入地應力數據的方式進行地應 力平衡 , 其方法的核心是給土體加重力 , 不必理會其土體位移 , 只是單純的提 取每個單元的平均應力 , 再將這個應力讀回 ABAQUS 作為初始應力 , 以達到平衡 土體位移的效果 . 具體操作參考這個貼<<<<<<<<<由于老板項目多,自己論文忙,好長一段時間都沒來 SIMWE 了,一上來就收到不少朋友的 消息, 問我的 地應力平衡 方法, 現在我把

15、整個過程詳細說明一下, 希望對大家有所幫助。地應力平衡 方法:第一步:建立模型,材料,分析步(GEOSTA TIC 第二步:施加荷載, LOAD , 選擇施加重力 GRA VITY , 在你想施加重力的方向輸入數值 9.8第三步:在命令行中輸入 mdb.models'模型名字 '.setValues(noPartsInputFile=ON (請嚴格按 照這個格式,注意大小寫的字母 (在左邊窗口樹形欄中的 model 下的 model 名稱第四步:提交 J0B ,完成后第五步:按以下步驟 ,Roport-Report Field Output-選中S11,S22,S33,S12,

16、S13,S23-Name:XX.INP-Write中選擇 Field Output-ok!第六步:用軟件 (推薦使用 UltraEdit 很好編輯的 打開 XX.INP , 保存格式內容單元號 S11 S22 S33 S12 S13 S23 (請注意, 在保存內容中沒有這一行的1 , . , . , . , . , . , .2 , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , .這個結果文件是最重要的,在所保存的文件中只有數值部分,沒有英文字母, 沒有上面那個 “ 單元號 ” 這一行, 而且單元號前面也

17、沒有什么 PART 名字什么的, 就是 1, 2. 這些數字。第七步:在 ABAQUS-Model-Edit keywords-Model-1(這就是你的 Model 名字 -在材料 屬性后面加上:*initial conditions,type=stress,input=xx.inp 完成第八步:重新提交 JOB , OK第九步:如果你還沒有成功的話,那我只能說 -我無語了。 :ABAQUS 的這項功能確實很不錯。 :這個功能讓基坑開挖、隧道開挖等的初始應力,開挖 后的殘余應力很好的顯示; 也可以很好的模擬鐵路設計中的工后沉降的概念, 在 地應力平衡 后, 加上荷載所得沉降即為工后沉降; 也

18、很好的模擬了樁土復合地基的問題, 如果沒有初始 應力的模擬, 使土對樁產生了擠壓應力, 從而通過設定摩擦系數就可以模擬了樁與土之間的 摩擦力; 除此之外, 在進行擋土墻計算時也需要 ABAQUS 的這項功能, 反正很多都用得著。希望我的建議能幫助初學者 (其實我也是初學者, 呵呵 很快掌握這個技巧。 >>>>>>>3. 不預設地應力所謂的不進行地應力平衡是指計算前不設定土體位移歸零 , 而是記錄下土體在 重力作用下每個結點的位移值 , 在進行后繼計算后 , 將位移結果減去重力作用 下每個結點的位移值就能得到當前計算步的凈位移 , 這種方法只適用于小變形

19、 分析 , 不適用于幾何非線性的情況 , 好處是收斂性好 , 精度高 , 因為記錄的是 結點位移 , 缺點是麻煩 , 因為要提前記錄 , 還要處理數據 .1法是對單元集進行賦值 , 與結點集無關 ;常見的問題1. 有結構物的情況如何平衡 ?有結構物的情況下就不是正確的平衡點 , 如果一定要這樣平衡 , 比如原來有一 個隧道 , 現在在上面建房子 , 要估計這種情況下的追加位移是多少 , 這種情況 下可以用上面的方法 2和 3來完成 .2. 多層土的情況下的平衡 ?多層土的情況可以根據不同的情況選擇方法 1或 2進行 .3. 有地下水的情況下的平衡 ?有水的情況下最主要是要搞清楚土的三相 , 按照不同的孔隙率計算土的干密度 和濕密度 , 這種平衡目前最好是只用方法 1來完成 .4. 邊坡加重力無法平衡 ?邊坡加重力無法平衡表示邊坡本身是不穩的, 請檢查模型是否合理, 塑性參數 是否合理./ 我是新手、自學者，總結了一點經驗，主要是給和我一樣的新手 *initial condition,type=stress,geostatic 就不說了，啃啃手冊就明白了， 或者在論壇搜索下 g