ABAQUS 地应力平衡

ABAQUS 地应力平衡地应力平衡 abaqus 学习记录 2011 03 30 14 42 12 阅读 107 评论 0 字号 大中小 订阅 关于地应力的平衡方法 综合了版上的一些意见 结合了自己的想法 对于初始地 应力的施加 得到了 e 6 的效果 方法比较简单 与大家分享 1 先施加重力荷载的作用 可以在 cae 中实现 2 在 inp 文件中的 output request 中写上 el print s 这样就会将施加重力荷载后的应力输出到 dat 文件中了 3 在 dat 文件中 将单元应力的序号及单元的应力拷出 例如 ELEMENT T FOOT S11 S22 S33 S12 NOTE 1 1 1 2598E 05 1434 3 1852E 04 892 7 2 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 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 单独存为一个 dat 文件 4 用 excel 打开该文件 将其中的 1 所在的列去掉 在每个单元号前面加上其 instance 即单元编号变为 instance 名称 序号 注意不同的 instance 和 part 要都按照其所在的单元从小到大编号 而不是按照他们在整体单元编号 来编号 5 接下来就在 excel 把该文件另存为 csv 格式的文件 即带有逗号分隔符的格 式 6 最后在 inp 文件的 step 之前写上 initial conditions type stress input 文件名 csv 即可 这种方法不需要用 python 比较简单 希望能对大家有用 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 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 不怕各位笑话 以上几点在高手看来是很简单的问题 却是我经历了漫长 而艰辛的摸索才得到的 今天也写给初学者 不要再走我的老弯路了 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 地应力平衡方法 第一步 建立模型 材料 分析步 GEOSTATIC 第二步 施加荷载 LOAD 选择施加重力 GRAVITY 在你想施加重力的方向输 入数值 9 8 第三步 在命令行中输入 mdb models 模型名字 setValues noPartsInputFile ON 请严格按照 这个格式 注意大小写的字 母 第四步 提交 J0B 完成后 第五步 按以下步骤 Roport Report Field Output 选中 S11 S22 S33 S12 S13 S23 Name XX INP Write 中选择 Field Output ok 第六步 用软件 推荐使用 UltraEdit 很好编辑的 打开 XX INP 保存格式内 容 单元号 S11 S22 S33 S12 S13 S23 请注意 在保存 内容中没有这一行的 这个结果文件是最重要的 在所保存的文件中只有数值部分 没有英文字 母 没有上面那个 单元号 这一行 而且单元号前面也没有什么 PART 名字什 么的 就是 1 2 这些数字 第七步 在 ABAQUS Model Edit keywords Model 1 这就是你的 Model 名字 在材料属性后面 加上 initial conditions type stress input xx inp 完 成 第八步 重新提交 JOB OK 第九步 如果你还没有成功的话 那我只能说 我无语了 ABAQUS 的这项功能确实很不错 这个功能让基坑开挖 隧道开挖等的初始 应力 开挖后的残余应力很好的显示 也可以很好的模拟铁路设计中的工后沉 降的概念 在地应力平衡后 加上荷载所得沉降即为工后沉降 也很好的模拟 了桩土复合地基的问题 如果没有初始应力的模拟 使土对桩产生了挤压应力 从而通过设定摩擦系数就可以模拟了桩与土之间的摩擦力 除此之外 在进行 挡土墙计算时也需要 ABAQUS 的这项功能 反正很多都用得着 希望我的建议能帮助初学者 其实我也是初学者 呵呵 很快掌握这个技巧 地应力平衡的正确时间点 所谓地应力平衡是指 当我们建任何东西或挖任何东西之前 地表的位移都是 零 但是土体的应力却存在 这种无位移但有应力的时间点叫地应力平衡这种无位移但有应力的时间点叫地应力平衡 那 么正确的时间点应该是什么呢 就是不管土原来是什么样的 高山 河流 丘 陵 平原都可以 关键是在我们对它做任何扰动之前 有些人问桩土作用如何 平衡 这个问题首先就是错的 因为地应力平衡的时候是不能有桩的 一旦有 桩就跨过了地应力平衡这个时间点 数值模拟要忠实于实际情况 不能想当然 所以正确的选择时间点是地应力平衡计算中最最关键的 处理地应力平衡的三种方法 1 地表水平土层分层水平的情况下的地应力平衡 地表水平而且土层分层水平的情况下的地应力平衡是最简单的情况 事实上也 是大多数计算用到的平衡方法 这个时候可以用 ABAQUS 提供的 initial conditions type stress geostatic 方法来做 具体怎么写这个语句 请自 行参考文档 2 其它的情况下的地应力平衡 s4 x 常见的问题 1 有结构物的情况如何平衡 有结构物的情况下就不是正确的平衡点 如果一定要这样平衡 比如原来有一 个隧道 现在在上面建房子 要估计这种情况下的追加位移是多少 这种情况 下可以用上面的方法 2 和 3 来完成 2 多层土的情况下的平衡 多层土的情况可以根据不同的情况选择方法 1 或 2 进行 3 有地下水的情况下的平衡 有水的情况下最主要是要搞清楚土的三相 按照不同的孔隙率计算土的干密度 和湿密度 这种平衡目前最好是只用方法 1 来完成 4 边坡加重力无法平衡 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 我是新手 自学者 总结了一点经验 主要是给和我一样的新手 initial condition type stress geostatic 就不说了 啃啃手册就明白了 或者在论坛搜索下 geostatic 我主要说一下 initial conditions type stress input XXX XXX 的方法 1 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 文件 abaqus 不认带 part 的 istress 数据 2 建立 geostatic 的 step 只施加重力荷载 然后求解 3 完成之后用 viewer 打开 odb 选 report field report 下拉菜单里面选择 centriod 然后依次把 s11 s22 s33 s12 s13 s23 点选上 去 setup 页面 选择报告文件的名字 例如 istres rpt 把下面的和值之类的额外输出点掉 要不还要手动删除 4 编辑你的报告文