基于ANSYS的樁土分析模型

在利用ANSYS有限元軟件分析時,樁土相互作用之間的變形屬于高度非線性問題[33],但ANSYS程序通過使用牛頓-拉普森平衡迭代克服了這種困難[37,38],在每一個載荷增量的末端解,通過這種平衡迭代使其達到平衡收斂。對于土體的單元類型采用ANSYS中提供的SOLID45實體單元類型,它是一種三維六面體單元,可用于建立各向同性固體力學問題的模型。SOLID45實體單元有8個節點,每個節點有沿X、Y、Z三個方向的平移自由度,在單元的各個側面可施加分布式載荷。在求解分析大位移、大應變、塑性和屈服等方面的問題時,SOLID45單元求解的輸出結果包括節點位移,各個方向的主應力、正應力、剪應力及總應變等。

土體的本構模型采用ANSYS中提供的Drucker-Prager模型,簡稱DP模型,該模型對MC模型的屈服面函數作了適當的修改并且考慮了體積力對屈服的影響,易于程序的編制和進行數值計算,可用于顆粒狀的材料,例如:土壤、巖石、混凝土等[34][41-43]。除了DP模型以外,土體的本構模型還有線彈性模型、DC模型、MC模型等。線彈性模型遵從胡克定律,只有兩個參數,只是簡單的應力應變關系,無法描述土的很多特征;DC模型是一種非線性彈性模型,只是單純的采用了彈性理論,而未曾涉及到塑性理論,著重于對應力-應變簡單的描述,因而沒有反映出土體的很多重要性質,例如土體的剪脹性、球應力對剪應變的影響等[47,48];MC模型是一種彈-理想塑性模型,采用了彈塑性理論,涉及到了土體的五個參數,能夠較好的描述土體的破壞狀態,但沒有考慮到應力歷史的影響及區分加荷與卸荷[45,46]。

混凝土單元類型采用ANSYS中的SOLID65實體單元類型,它是在SOLID45的基礎上專門開發出來用于建立鋼筋混凝土或混凝土材料問題的有限元模型。同樣,它也有8個節點,每個節點同樣有沿X、Y、Z方向的三個平移自由度,主要用于單元受壓破碎、受拉開裂等問題方面的模擬分析 [38]。混凝土的本構模型同樣采用DP模型,定義其參數。

基于ANSYS的樁土分析模型的圖1基于ANSYS的樁土分析模型的圖2

附件包括一個分析文檔,另有兩個a樁和C樁的建模分析流程。此外還有一個a、b、c和d樁示意圖

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ansys 樁土力學

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