ABAQUS 地应力平衡

1、ABAQUS 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 prints,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- 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 单独存为一个 *.

4、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 ,

5、 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

6、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

7、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

8、 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

9、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,S

10、12,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

11、 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

12、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 . 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

13、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

14、自 行参考文档 .2. 其它的情况下的地应力平衡 ' s4 x& % I8 A# x* c1 Y$ q地表不水平或土分层不规则的情况下只能使用导入地应力数据的方式进行地应 力平衡 , 其方法的核心是给土体加重力 , 不必理会其土体位移 , 只是单纯的提 取每个单元的平均应力 , 再将这个应力读回 ABAQUS 作为初始应力 , 以达到平衡 土体位移的效果 . 具体操作参考这个贴<<<<<<<<<由于老板项目多,自己论文忙,好长一段时间都没来 SIMWE 了,一上来就收到不少朋友的 消息, 问我的 地应力平衡 方法, 现在我把

15、整个过程详细说明一下, 希望对大家有所帮助。地应力平衡 方法:第一步:建立模型,材料,分析步(GEOSTA TIC 第二步:施加荷载, LOAD , 选择施加重力 GRA VITY , 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 (在左边窗口树形栏中的 model 下的 model 名称第四步:提交 J0B ,完成后第五步:按以下步骤 ,Roport-Report Field Output-选中S11,S22,S33,S12,

16、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1 , . , . , . , . , . , .2 , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , .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

17、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

18、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。 >>>>>>>3. 不预设地应力所谓的不进行地应力平衡是指计算前不设定土体位移归零 , 而是记录下土体在 重力作用下每个结点的位移值 , 在进行后继计算后 , 将位移结果减去重力作用 下每个结点的位移值就能得到当前计算步的净位移 , 这种方法只适用于小变形

19、 分析 , 不适用于几何非线性的情况 , 好处是收敛性好 , 精度高 , 因为记录的是 结点位移 , 缺点是麻烦 , 因为要提前记录 , 还要处理数据 .1法是对单元集进行赋值 , 与结点集无关 ;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 g