ABAQUS中的瞬態滲流和穩態滲流

1. 簡介

1穩態滲流, SoilSteady-State),即可以考慮固結沉降,也可以不考慮固結沉降,穩態分析步中設置的Time period數值沒有實際時間概念(具有代表性的邊界條件有*Sflow邊界*flow邊界、固定孔壓邊界等)。

2瞬態滲流SoilTransient),三維模型中可以考慮固結沉降,也可以不考慮固結沉降,但不考慮固結沉降時,相當于穩態滲流;二維模型中不考慮固結沉降時模型不收斂。瞬態分析步中設置的Time period數值對應的就是實際的物理時間(具有代表性邊界條件有*Cflow: concentrated pore fluid、*Dflow: surface pore fluid等與時間相關的出入流速邊界,透水邊界可采用孔壓邊界模擬,也可用*Sflow邊界*flow邊界)。

瞬態分析步.png

瞬態分析步

2. 瞬態滲流計算的個關鍵點

1荷載隨時間施加方式選瞬時施加時,才能得到孔壓、位移等隨時間逐漸穩定的過程;荷載隨時間施加為線性施加的話,孔壓從瞬態荷載步的開始到結束基本均勻變化,得不到逐漸穩定的過程,這種適合堆載預壓等荷載隨時間緩慢變化的物理過程的模擬

QQ截圖20221027091650.png

荷載隨時間施加方式

2每個增量步的最大孔壓變化最好邊界條件變化邊界孔壓的改變量,如果不好確定,取模型邊界條件中的最大孔壓即可,若設置過小影響收斂。比如隧洞算例中,洞壁原來孔壓0.5MPa左右,施加邊界后變為0,所以最大孔壓變化要大于0.5MPa。

QQ截圖20221027091639.png

各增量步孔壓變化最大值

3. 邊坡算例(二維CPE4P

邊坡.png

邊坡尺寸

1瞬態滲流不考慮固結沉降時(采用SoilTransient分析步,且約束所有節點位移),采用什么邊界都不收斂(直接報4U,到設置的最小子步時間增量)。(附件slpoe_allfix

ABAQUS中的瞬態滲流和穩態滲流的圖5

瞬態滲流不考慮固結沉降

2瞬態滲流考慮固結沉降時(采用SoilTransient分析步只約束邊界節點位移),邊坡水平面采用*Sflow邊界和只設置水平面孔壓邊界均只需43子步完成計算,中間只報1U,收斂效果完全相同,孔壓隨時間動態演變,直至平衡。(附件slope_sflow2slpoe_pore

邊坡1.gif

邊坡孔壓 /Pa(每個Frame0.5小時)

3瞬態滲流考慮固結沉降時,邊坡水平面和斜面均采用*Sflow邊界和設置水平面孔壓邊界*Sflow邊界均只需43子步完成計算,中間只報1U,收斂效果完全相同,孔壓隨時間動態演變,直至平衡。(附件slope_sflow12、slpoe_pore_sflow1

邊坡2.gif

邊坡孔壓 /Pa(每個Frame0.5小時)

4. 隧洞算例(小三維C3D8P

隧洞.png

隧洞尺寸

1瞬態滲流不考慮固結沉降時,洞壁采用*Sflow界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同,但孔壓在第一子步就達到狀態定,沒有隨時間的變化過程附件tunnel_allfix

QQ截圖20221026231021.png

第一步孔壓計算結果 /Pa

2瞬態滲流考慮固結沉降時,洞壁采用*Sflow邊界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同,而且孔壓均隨時間動態演變,逐漸穩定(附件tunnel_pore0、tunnel_sflow

隧洞孔壓.gif

隧洞孔壓 /Pa(每個Frame0.1小時)

隧洞位移.gif

隧洞位移 /m(每個Frame0.1小時)

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