初始應力設置的案例
有限元模擬三軸固結排水試驗，abaqus 初始應力場設置（一）
有限元模擬三軸固結排水試驗
模型概況
土體試樣尺寸：高 8 cm，直徑 4 cm；
土體力學參數：彈性模量 10MPa，泊松比 0.3，粘聚力 10 kPa，內摩擦角 30°;
試驗荷載：圍壓 100kPa；
試驗類型：等應變式三軸試驗，豎向應變為 10%；
模擬的目標
1、等壓固結完成時的應力狀態
2、獲得三軸試驗剪切破壞時的豎向應力
模型注意事項
1、簡化為軸對稱問題
2、彈性階段采用線彈性本構模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構模型
3、將固結完成后的應力狀態作為初始狀態
4、不考慮等壓固結的變形
5、采用 abaqus 的 Geostatic 分析步模擬等壓固結完成后的應力狀態
6、采用軸對稱應力單元 CAX4 ，只劃分一個單元
7、剪脹角采用 abaqus 默認的最小值 0.1°
有限元模型
注：斜體樣式只劃分一個單元，單元類型 ：4節點線性軸對稱應力單元
豎向應力與豎向應變關系
得到土體試樣剪切破壞時的豎向應力為 334.6kPa，與理論計算結果一致。
土體試樣的初始應力場設置
初始應力的設置需要滿足平衡條件：等效節點荷載要和外部荷載、邊界條件平衡。如果達不到平衡，將不能得到一個位移為零的初始狀態。此時所產生的應力場也不是所施加的初始應力場。
在本例中，等壓固結完成后的應力場為：三個方向的主應力都為 100kPa。在初始步設置初始應力如下：
在 Geostatic 分析步定義邊界條件為：對稱軸處 X 方向位移為零，底部 Y 方向位移為零。在頂面和右側施加圍壓 100kPa。得到的初始應力場如下：
對應的土體試樣位移云圖如下，可以判斷 Geostatic 分析步未產生位移：
展開 有限元模擬臨坡地基，abaqus 從外部導入初始應力場（三）
2、在模型中設置各種材料的參數，添加地基土的塑性本構模型。添加 Geostatic 分析步，然后分別修改“輸出請求控制”、“荷載生效時間”，如下圖。
3、從第 1 步備份的數據庫文件導入初始應力場，如下圖。
最后，檢查應力分布云圖、位移分布云圖，確認初始應力場是否設置成功。本例中，設置成功后的位移分布云圖如下。
有限元模擬條形基礎持力層，abaqus 地基初始應力場設置（二）
有限元模擬條形基礎持力層
模型概況
基礎形式：條形基礎
基底摩擦條件：完全粗糙
荷載情況：基礎承受豎向荷載
模擬的目標
1、地基初始應力狀態
2、條形基礎持力層在極限狀態的位移場
3、地基極限承載力
模型的注意事項
1、 基礎簡化為剛性基礎
2、 該問題簡化為平面應變問題，采用 CPE4 四節點平面應變單元
3、 基底“完全粗糙”在模型中的體現：約束基底范圍的水平位移
4、 彈性階段采用線彈性本構模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構模型
5、 基礎埋深范圍內的土層的重力以等效荷載替代
6、 獲取基礎持力層“荷載沉降曲線”的方法：指定基底范圍的沉降，沉降值要足夠大，確保持力層進入極限破壞狀態。通過給定的沉降求解基底范圍節點的豎向約束力。
有限元模型
在加載分析步中，指定基底范圍的沉降為 y 方向 -0.3m（見下圖），以此確保地基達到破壞狀態。
基礎持力層極限狀態下的位移場
通過 YZ 平面鏡像，得到左部分的位移場。
基底壓力與沉降關系曲線
從關系曲線拐點處可以得到基礎持力層的極限承載力：320.7 kPa。
地基初始應力場設置
本例的地基初始應力場是由自重、基礎埋深范圍內土體等效荷載產生的。
在 Initial 初始步中定義 Geostatic stress ,分別設置地基模型頂面、底面的豎向坐標和對應的應力（如下圖），ABAQUS 會根據兩端的應力進行線性插值構建應力場。
此外，要保證初始應力場的平衡，需要在 geostatic 分析步正確施加地基的重度（Body force）、外荷載（基礎埋深范圍土體的等效荷載）。
展開 LS-DYNA動態松弛實現應力初始化設置重力效應時，關于關鍵字設置的一些思考
k文件來自于論壇大神，原作者冰刀，Email： yj152052520@163.com QQ395550334
技術鄰原帖：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/284766
drelax1test和drelax2test分別為動力松弛過程應力初始化和后續載荷施加過程，第一步重力加速度加載實現應力初始化，第二步重力加速度繼續加載；
drelax3test為動力松弛過程應力初始化和后續加載一步過程，下面我們看看它們的關鍵字設置具體區別在哪：
下圖為drelax1test計算得到的，用時37s，可以看到時間顯示是0，只有兩步
這里設置了IDRFLG=1，ENDTIM=0.0，*DEFINE_CURVE的SIDR=1，意味著該曲線只能用來應力初始化
運行drelax2test進行重啟動時，需要選取Implicit-to-explicit Sequential Solution，
然后計算時候會提示要求輸入重啟動文件，在命令框輸入m=drdisp.sif點擊回車
就會繼續計算，實現后面的計算
注意這里設置了IDRFLG=2 ENDTIM=0.03，*DEFINE_CURVE的SIDR=1，意味著該曲線只用于瞬態分析或其他應用。
下圖是Drelax3test計算得到的，用時49s，發現有后續的計算，也就是后續的重力加載，導致結果稍有差別，可以看到時間顯示是0.03，一共32步
注意這里設置了IDRFLG=1 ENDTIM=0.03，*DEFINE_CURVE的SIDR=2，意味著該曲線同時用于初始化和瞬態分析
注意，約束的是端面
使用上述的動態松弛法進行土壤重力的施加，得到的土壤重力分布如下圖所示
展開 
關于在flac3d里設置初始地應力的討論(轉帖)
SimWe仿真論壇
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2 、對于均質材料施加有梯度的應力
如工程接近地面，則不能忽視應力隨深度的變化，當然，也要考慮重力。在合理的邊界條件下（如固定底部，側邊為滾動邊界），通過一般幾百步左右的計算，模型的自重應力和所施加的重力會達到平衡。不過，并不一定要進行這種計算。較好的方法是賦予初始內部應力，這種應力能滿足平衡以及重力梯度的要求。
其中，grad= ρg ，而內部應力還需和施加應力的邊界上的邊界應力一致。
所舉的例子表明重力方向的初始應力及梯度應與重力場一致，其他兩個方向則在不破壞屈服準則的前提下可以取任意值。
論壇;XX[ hk.l2pG
討論：|Simwe.com|仿真|設計|有限元|虛擬儀器 Y)Af
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從flac3d說明里看到，在具體條件不知的情況下，初始地應力在某種程度上成為了人為規定的東西。
總結原始數據缺乏時的初始地應力輸入原則為：重力向應力與重力場對應，按梯度計算出的結果與所施加的初始邊界應力條件一致；其他方向的應力場輸入時應注意量值不應過大，防止模型產生塑性流動，邊界條件或者采用apply 命令賦予與初始應力值一致的應力值，或者用fix 命令直接搞定。
展開 初始應力(Initial stress)計算---K0-procedure
1 引言
對于任何采礦或土木工程項目，在開挖或施工開始之前，地層中都存在著一個初始應力(initial stresses)，因此無論使用有限元還是離散元進行模擬，都必須首先考慮模型在初始應力下的平衡【初始條件(Initial Conditions)中的原巖應力(block zone initialize)；自重引起的初始應力(zone initialize-stresses)】。影響初始應力的因素主要包括：土體的單位重量、應力歷史、孔隙水壓力以及流體速度。Plaxis的初始階段(Initial phase)有四種方法計算初始應力(Initial stress generation)：
(1) k0 procedure
(2) Gravity loading
(3) field stress
(4) flow only
本文簡要討論了Plaxis中使用K0-procedure確定初始應力的過程及其注意事項。
2 確定k0
k0代表著初始應力比(Initial stress ratio)，又稱靜止側壓力系數(coefficient for lateral earth pressure)，是指土體在無側向變形條件下固結后的水平主應力與垂直主應力之比，這個概念也應用于巖石工程中【原巖應力(in-situ stresses)的估算 】。經常使用的k0計算方法是
k0=1-sin(fei)
其中fei是土體的內摩擦角。
初始應力的設置有兩種方法：一種方法使用Automatic, 在這種情況下，k0,x,=k0,z=0.5，使用上式反算，可以看出這相當于假定土體的內摩擦角為30°；另一種方法使用Manual, 手工輸入k0,x值即可。
展開 三軸壓縮，考慮了初始地應力和沒考慮初始地應力的區別
考慮了初始應力，加載的是力加載
沒有考慮初始應力，加載的是位移加載
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ABAQUS熱應力分析 附ABAQUS中初始地應力的施加下載
軋輥拉伸深度為0.04m,Cu層和 Fe層拉伸深度為0.03m
紫銅Cu材料數據
膜層散熱系數為200（25℃時）用于設置表面熱交換條件
軋輥與Cu層的摩擦系數為0.2，Cu層與Fe層之間的摩擦系數為0.3
軋輥速度為-1.5rad/s(順時針)，Cu層和Fe層速度為-0.05m/s熱
軋溫度為850℃，軋輥速度一直認為是25℃。
軋輥與Cu層的熱傳導系數
下載地址：ABAQUS中初始地應力的施加
HyperMesh初始設置小技巧 ￥2
通過一個設置就可以在操作過程中就會提示有重復節點或者什么的。</p><p><br></p><p><span class="ql-cursor">?</span><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 25, 25);">原創聲明：未經本人同意，禁止抄襲、二次創作及轉載！</span></p>
展開 ANSYS初始應力的施加和獲得
在使用ANSYS進行結構分析時，可以把初始應力指定為一項載荷，但只能在靜態分析和瞬態分析中使用（分析可以是線性,也可以是非線性），初始應力載荷只能施加在分析的第一個載荷步中，執行初始應力命令一次以上將覆蓋先前的初始應力指定。初應力載荷可以是初應力，初應變或者初塑性應變。
ANSYS初始應力的施加和獲得
默認是全部(ALL).在基于材料的初始應力狀態下無效
Cxx, Cyy, Czz, Cxy, Cyz, Cxz
應力 (S), 應變(EPEL), 或者塑性應變 (EPPL) 值
INISTATE, WRITE, FLAG, , , , CSID, Dtype
FLAG – 等于1即輸出初始狀態文件, 或等于0則不輸出初始狀態文件
CSID– 定義初始狀態的坐標系：
0 (默認)——對實體單元在整體笛卡爾坐標系中寫
-1 (或 MAT)——在材料坐標系中寫
-2 (或 ELEM)——對桿，梁和層單元在單元坐標系中寫
Dtype – 設置寫入ist文件中的數據類型：
S ——輸出應力
EPEL——輸出應變
EPPL——輸出塑性應變
INISTATE, READ, Fname, Ext, Path
從單獨的初始狀態文件中讀取初始狀態數據，初始狀態文件名（fname）,后綴名（ext）, 路徑（path）.初始狀態文件必須是一個用逗號隔開的ASCII碼文件格式。對每個應力/應變項包含單獨的行，每行的列用逗號隔開。
INISTATE, LIST, ELID
對編號為ELID的單元列出初始狀態數據。 如果ELID為空，則對所有已選擇的單元列出初始狀態數據。
INISTATE, DELE, ELID
刪除編號為ELID的單元的初始狀態數據。
展開 
Abaqus碰撞初始速度設置（HyperMesh)
在做碰撞仿真分析時，需要設置初始速度，本文針對在hypermesh、Abaqus求解器下的初始速度設置進行說明，
首先創建剛性墻模型（創建方法可參考剛體創建），并創建set;
創建初始速度loadcollector，需設置類型為INITIAL_CONDITION,然后單擊create/edit
進入load設置面板，設置沿X方向的初速度為5000（單位根據模型單位，本文單位為mm）.
然后按需設置其他碰撞必須參數。
復合材料失效脫粘分析鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14492
后處理教程鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14395
Abaqus子模型設置http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1196942；
計算復合材料ABD剛度矩陣：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1193225；
展開 有限元特輯II 初始地應力平衡
方法④初始應力提取法，首先將已知邊界條件施加到模型上進行計算，然后是將計算得到的每個單元的應力外插到形心點出，導出 S11，S22，S33，S12，S13，S23 六個應力分量。這種方法是最為通用的方法，可以實用于不同材料，不規則的地形，適用性強。
方法⑤是采用用戶子程序 SIGINI 來定義初始應力場，可以定義其為應力分量為坐標、單元號、積分點號等變量的函數，要達到精確平衡需已知具體邊界條件，在實際中應用較少。
N小問
I. 為何要施加初始地應力？
II. 什么工況下，施加初始地應力？
III.什么時間點施加地應力？
IV.施加過程中及之后需要的注意事項？
......
I. 為何要施加初始地應力？
地應力是存在于地殼中未受工程擾動的天然應力,也稱巖體初始應力、絕對應力或原巖應力。廣義上也指地球體內的應力。它包括由地熱、重力、地球自轉速度變化及其他因素產生的應力。我們所建立的幾何模型一般和工程實際情況或尺寸相對應、相一致，比如邊坡幾何模型和實際邊坡尺寸一致，但我們可以夸張一點想像，實際邊坡應是由一個更大一點或更高一點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，如果能準確知曉，我們就可以建立一個那時的幾何模型，再施加重力和邊界條件進行計算，變形后形狀和現狀邊坡形狀一致，其內力也就是初始應力場或地應力，就不用專門去施加地應力了，但問題是我們不能知曉邊坡受力前的形狀尺寸，我們現在的幾何模型就是邊坡現在的實際尺寸，受力后將會變成一個更小的或與現狀不一致的邊坡，這不符合我們模擬現狀邊坡的目的。如果我們知道現狀邊坡的內力，將其提取出來作為幾何模型的內力，再和外力（重力）平衡，則我們建立的模型才能算和實際模型一致。
展開 淺析LS-DYNA3D中的應力初始化方法(包括重力加載)
LS-DYNA3D中的應力初始化1.rar
LS-DYNA3D中的應力初始化2.rar
基于ABAQUS的初始地應力平衡方法研究_代汝林.pdf
基于ABAQUS的初始地應力平衡方法研究_代汝林.pdf
