abaqus地应力平衡.docx

1、abaqus地应力平衡我也是新手这些资料你看看吧!都是在网上找的,看完应该能明白个大概! 初始地应力平衡应该满足: (1)竖向位移为零或者很小,一般至少10的负6次方,甚至更小 (2)竖向应力s22要等于土体深度*密度*g 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

2、,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+0 4 1664. 4 1 -1.1210E+0 5 -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

3、+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 -3

4、458. -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

5、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

6、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

7、。 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

8、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

9、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 S1

10、3 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=str

11、ess,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

12、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

13、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& % 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.

14、具体操作参考这个贴 , 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

15、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geo

16、static 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、s

17、13、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、编辑你的报告文件,把数据行之外的东西都删除。(正确的格式:单元号, s11,s22,s33,s12,s13,s23),使用excel或者ultraedit在每个数据间加上一个逗号(, ),数据之间的空格不要紧,但是要注意不要有空行或者逗号之间是空白,否则会出现element 0错误 5、重新建立你的step,写入新的inp文件之后,编辑它,在材料属性之后、step 之前加入*initial conditions,type=stress,input=XXX.XX

18、X 搞定,位移一般都被控制在10-6数量级,满足要求。 在此感谢论坛的各位前辈,也建议新人多搜索一下论坛的经典旧帖 - 补充一下: 使用mdb.models你的model的名字.setValues(noPartsInputFile=ON) 时注意: - 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 - 这个命令要在CAE窗口底部输入(先点左下角的 ) - 输入此命令后,要在Job模块中用write job来生成INP文件(loveestboy1981 是不是没作这一步?)