有限性元特輯II 初始地應力平衡兩種方法(實例)

1. 幾何建模

長30m 高20m 長方形 2D shell

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2. 材料屬性

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3.裝配

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4. 分析步定義

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5. 載荷及邊界條件

                                 約束左、右、下邊

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定義重力(整個Domain);注意坐標系

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6. 網格劃分

使用減縮積分平面應變單元,CPE4R,自由化劃分,全局尺寸1

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7. 關鍵設置

在命令行中,輸入 mdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON),按回 車鍵

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8. 創建Job,提交分析

結果查看

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9. 保存應力值

將分析得到的應力場保存為一個文本文件。

具體做法:打開分析得到的ODB文件, 選擇菜單Report→Field Output,在下圖所示的對話框中,選中積分點上的各個應力分量(對于二維問題,應力分量S11、S22、S33和S12;對于三維問題,還應選中S13和S23)。

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Setup設置,在Name文本框中輸入要保存的文件名(本例,soil.inp),取消對Append to file 的選擇,在Write后面只選中Field Output !其余設置可默認。

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注意,此處輸出的應是當前分析步結束時的應力結果,因此上述對話框頂部的Step必須是Geostatic分析步,Frame必須是1。如果Frame是0,會看到輸出的應力都是0。



10. 修改soil.inp

按照ABAQUS所要求的初始應力場文件格式,修改上述文件soil.inp中的內容。具體方法為: 用Excel(或WPS表格)打開上述文件soil.inp,在”文本文件導入向導”的步驟1中選擇“分隔符號”,在步驟2中選擇“Tab”鍵和“空格”鍵,這樣soil.inp中的各列數據就成為Excel表格中的各個列。刪除表格中開始幾行的模型信息,再刪除積分點編號所在的第2列數據(都為數字1),只保留單元編號和各個應力分量列,可將各個應力分量的科學計數法格式改為顯示小數點后5位數字。修改前和修改后的數據如下:

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修改前

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修改后

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下面將上述數據輸出為以逗號分隔的文本文件soil.csv,

具體的方法是:在Excel中單擊菜單“文件”→“另存為”,將文件類型設置為“CSV(逗號分隔)”,對于出現的提示信息,單擊“是”,即可。


11.修改關鍵字,為模型定義初始應力場

1,手動添加關鍵字法

將原來的CAE模型另存為soil2.cae,選擇菜單Model→Edit keywords,在*STEP語句之前添加以下語句:

*initial conditions,type=stress,input=soil.csv

修改前

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修改后

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12. 重新建立Job,提交分析

注意, 初始應力場文件soil.csv應該和新建的INP文件位于同一個路徑下。

看地應力平衡的結果

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注意, 初始應力場文件soil.csv應該和新建的INP文件位于同一個路徑下。

可觀察到,初始狀態下(0時刻), 模型就具有了一個初始應力場,這個應力場與上一個未加初始地應力的分析步結束時刻的應力場完全相同。

上面就已經完成了初始地應力平衡 ,接下來可以添加其他分析步(例如普通的靜力分析步Static,General),定義接觸和實際的荷載,并去掉前面第一步中臨時邊界條件。

Remark:也可用UltraEdit 處理CSV文件,而不選用EXCEL。唯一區別是,EXCEl有行數限制,當n>65536時,不能載入全部文件內容。


方法II

同樣分兩個步驟:

1.自動地應力平衡。

2.讀取ODB文件結果定義初始應力。

同樣形式如下:

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精力有限,不想詳述~


總結

初始地應力平衡,在巖土工程等中,非常重要與關鍵,需給予足夠重視。當然,本教程足夠簡單,更深的問題未涉及~感興趣的,請查閱相關資料!



(建議有個草稿箱,剛剛出錯,內容全沒了……)



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