ABAQUS 地應(yīng)力平衡

1、ABAQUS 地應(yīng)力平衡abaqus 學(xué)習(xí)記錄 2011-03-30 14:42:12 閱讀 107 評(píng)論 0 字號(hào):大中小 訂閱關(guān)于地應(yīng)力的平衡方法 , 綜合了版上的一些意見 , 結(jié)合了自己的想法 , 對(duì)于初始地 應(yīng)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(shí)現(xiàn) ;2. 在 inp 文件中的 output request中寫上*el prints,這樣就會(huì)將施加重力荷載后的應(yīng)力輸出到 *.dat文件中了 ;3. 在 *.dat文件中 , 將單元應(yīng)力的序號(hào)及單元的應(yīng)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(dú)存為一個(gè) *.

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(gè)單元號(hào)前面加上其 instance. , 即單元編號(hào)變?yōu)?: instance名稱 . 序號(hào) ;注意不同的 instance 和 part 要都按照其所在的單元從小到大編號(hào) , 而不是按照他們在整體單元編號(hào)來 編號(hào) !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(hào)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(duì)大家有用 !先說為什么要施加地應(yīng)力:1、我們所建立的幾何模型一般和工程實(shí)際情況或尺寸相對(duì)應(yīng)、相一致,比如邊 坡幾何模型和實(shí)際邊坡尺寸一致 , 但我們可以夸張一點(diǎn)想像, 實(shí)際邊坡應(yīng)是由一 個(gè)更大一點(diǎn)或更高一點(diǎn)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(zhǔn)確知曉,我們就可以建 立一個(gè)那時(shí)的幾何模型 , 再施加重力和邊界條件進(jìn)行計(jì)算, 變形后形狀和現(xiàn)狀邊 坡形狀一致,其內(nèi)力也就是初始應(yīng)力場或地應(yīng)力,就不用專門去施加地應(yīng)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(xiàn)在的幾何模型就是邊坡現(xiàn) 在的實(shí)際尺寸 , 受力后將會(huì)變成一個(gè)更小的或與現(xiàn)狀不一致的邊坡, 這不符合我 們模擬現(xiàn)狀邊坡的目的 。 如果我們知道現(xiàn)狀邊坡的內(nèi)力, 將其提取出來作為幾何 模型的內(nèi)力 , 再和外力 (重力 平衡 , 則我們建立的模型才能算和實(shí)際模型一致。 真實(shí)地知道現(xiàn)狀邊坡的內(nèi)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(shí)際模型一致的重力和邊界條件進(jìn)行計(jì)算 , 得到變形后或變得 更小或與現(xiàn)狀邊坡不完全一致的邊坡內(nèi)力近似的作為現(xiàn)狀邊坡的內(nèi)力 , 并重新將 其施加于與現(xiàn)狀邊坡一致的幾何模型 , 再施加重力 (當(dāng)然邊界條件也應(yīng)基本一致 以平衡,這樣才

7、算建立了與現(xiàn)狀模型基本一致的模型,其下的計(jì)算才成為可能。 這就是所謂“地應(yīng)力平衡”的含義、目的、作用。2. 地應(yīng)力平衡中的外力和內(nèi)力的問題,地應(yīng)力平衡中,顯然,重力是外力,應(yīng) 力場是內(nèi)力,僅有外力重力,沒有內(nèi)力是不可能的,同樣,僅有內(nèi)力(專指初始 應(yīng)力場 而不受重力也是不可能的,否則,整個(gè)體系的力不會(huì)平衡。這就是為什 么我們將提取出的內(nèi)力施加于幾何模型后必須再施加重力的原因 。 為的是內(nèi)力和 外力平衡。 q0 F3 q6 H1 O#3. 地應(yīng)力場的方向問題 , 有網(wǎng)友在論壇里問 , 既然重力是向下, 為與重力平衡, 那應(yīng)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(xué)者也有這樣的疑問 , 我的理解是內(nèi)力是沒有向上、 向下或者向其它方向的概念 的 , 內(nèi)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(shí)針或逆時(shí)針而 分,內(nèi)力往往都是成對(duì)出現(xiàn),如地應(yīng)力場中的應(yīng)力以壓應(yīng)力為主,取一個(gè)微元, 則壓應(yīng)力同時(shí)出現(xiàn)在向下和向上,你能說地應(yīng)力就是向上,與重力反向嗎? 不怕各位笑話 , 以上幾點(diǎn)在高手看來是很簡單的問題, 卻是我經(jīng)歷了漫長而 艱辛的摸索才得到的,今天也寫給初學(xué)者,不要再走我的老彎路了。aba中初始地應(yīng)力場平衡一般在表面水平的情況下僅僅和密度相關(guān),密度一 樣的話平衡的結(jié)果很好,別的參數(shù)改變之后經(jīng)過計(jì)算,差別很小。表面不水平的 情況則最好通過文件導(dǎo)入初應(yīng)

9、力的情況進(jìn)行平衡 。 一般來講, 表面不平的時(shí)候有 很多因素造成誤差很大。地應(yīng)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(shù)值 9.8第 三 步 :在 命 令 行 中 輸 入 mdb.models'模 型 名 字 '.setValues(noPartsInputFile=ON (請嚴(yán)格按照 這個(gè)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(nèi) 容單元號(hào) S11 S22 S33 S12 S13 S23 (請注意,在保存 內(nèi)容中沒有這一行的, . , . , . , . , . , , . , . , . , . , . , ., . , . , . , . , . , ., . , . , . , . , . , .這個(gè)結(jié)果文件是最重要的,在所保存的文件中只有數(shù)值部分,沒有英文字 母,沒有上面那個(gè)“單元號(hào)”這一行,而且單元號(hào)前面也沒有什么 PART

11、 名字什 么的,就是 1, 2. 這些數(shù)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(xiàng)功能確實(shí)很不錯(cuò)。:這個(gè)功能讓基坑開挖、隧道開挖等的初始 應(yīng)力 , 開挖后的殘余應(yīng)力很好的顯示; 也可以很好的模擬鐵路設(shè)計(jì)中的工后沉降 的概念,在地應(yīng)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(fù)合

12、地基的問題,如果沒有初始應(yīng)力的模擬,使土對(duì)樁產(chǎn)生了擠壓應(yīng)力,從而 通過設(shè)定摩擦系數(shù)就可以模擬了樁與土之間的摩擦力 ; 除此之外, 在進(jìn)行擋土墻 計(jì)算時(shí)也需要 ABAQUS 的這項(xiàng)功能,反正很多都用得著。希望我的建議能幫助初學(xué)者(其實(shí)我也是初學(xué)者,呵呵很快掌握這個(gè)技巧。地應(yīng)力平衡的正確時(shí)間點(diǎn)所謂地應(yīng)力平衡是指 , 當(dāng)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(yīng)力卻存在 , 這種無位移但有應(yīng)力的時(shí)間點(diǎn)叫地應(yīng)力平衡 . 那 么正確的時(shí)間點(diǎn)應(yīng)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(guān)鍵是在我們對(duì)它做任何擾動(dòng)之前 . 有些

13、人問樁土作用如何 平衡 ? 這個(gè)問題首先就是錯(cuò)的 , 因?yàn)榈貞?yīng)力平衡的時(shí)候是不能有樁的 . 一旦有樁就跨過了地應(yīng)力平衡這個(gè)時(shí)間點(diǎn) , 數(shù)值模擬要忠實(shí)于實(shí)際情況 , 不能想當(dāng)然 , 所以正確的選擇時(shí)間點(diǎn)是地應(yīng)力平衡計(jì)算中最最關(guān)鍵的 .處理地應(yīng)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(yīng)力平衡地表水平而且土層分層水平的情況下的地應(yīng)力平衡是最簡單的情況 , 事實(shí)上也 是 大 多 數(shù)計(jì) 算 用到 的 平衡 方 法 , 這 個(gè) 時(shí)候 可 以用 ABAQUS 提供 的 *initial conditions, type=stress, geostatic方法來做 . 具體怎么寫這個(gè)語句 , 請

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

15、整個(gè)過程詳細(xì)說明一下, 希望對(duì)大家有所幫助。地應(yīng)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(shù)值 9.8第三步:在命令行中輸入 mdb.models'模型名字 '.setValues(noPartsInputFile=ON (請嚴(yán)格按 照這個(gè)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(nèi)容單元號(hào) S11 S22 S33 S12 S13 S23 (請注意, 在保存內(nèi)容中沒有這一行的1 , . , . , . , . , . , .2 , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , . , .這個(gè)結(jié)果文件是最重要的,在所保存的文件中只有數(shù)值部分,沒有英文字母, 沒有上面那個(gè) “ 單元號(hào) ” 這一行, 而且單元號(hào)前面也

17、沒有什么 PART 名字什么的, 就是 1, 2. 這些數(shù)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(xiàng)功能確實(shí)很不錯(cuò)。 :這個(gè)功能讓基坑開挖、隧道開挖等的初始應(yīng)力,開挖 后的殘余應(yīng)力很好的顯示; 也可以很好的模擬鐵路設(shè)計(jì)中的工后沉降的概念, 在 地應(yīng)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(fù)合地基的問題, 如果沒有初始 應(yīng)力的模擬, 使土對(duì)樁產(chǎn)生了擠壓應(yīng)力, 從而通過設(shè)定摩擦系數(shù)就可以模擬了樁與土之間的 摩擦力; 除此之外, 在進(jìn)行擋土墻計(jì)算時(shí)也需要 ABAQUS 的這項(xiàng)功能, 反正很多都用得著。希望我的建議能幫助初學(xué)者 (其實(shí)我也是初學(xué)者, 呵呵 很快掌握這個(gè)技巧。 >>>>>>>3. 不預(yù)設(shè)地應(yīng)力所謂的不進(jìn)行地應(yīng)力平衡是指計(jì)算前不設(shè)定土體位移歸零 , 而是記錄下土體在 重力作用下每個(gè)結(jié)點(diǎn)的位移值 , 在進(jìn)行后繼計(jì)算后 , 將位移結(jié)果減去重力作用 下每個(gè)結(jié)點(diǎn)的位移值就能得到當(dāng)前計(jì)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?yàn)橛涗浀氖?結(jié)點(diǎn)位移 , 缺點(diǎn)是麻煩 , 因?yàn)橐崆坝涗?, 還要處理數(shù)據(jù) .1法是對(duì)單元集進(jìn)行賦值 , 與結(jié)點(diǎn)集無關(guān) ;常見的問題1. 有結(jié)構(gòu)物的情況如何平衡 ?有結(jié)構(gòu)物的情況下就不是正確的平衡點(diǎn) , 如果一定要這樣平衡 , 比如原來有一 個(gè)隧道 , 現(xiàn)在在上面建房子 , 要估計(jì)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(jù)不同的情況選擇方法 1或 2進(jìn)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(jì)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(wěn)的, 請檢查模型是否合理, 塑性參數(shù) 是否合理./ 我是新手、自學(xué)者，總結(jié)了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，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