初始應力場
關注創建者：huoli 創建時間：2019-05-13
初始應力場的視頻教程
abaqus子程序重構初始應力場（殘余應力）
利用ABAQUS Sigini 隱式子程序實現初始應力場（殘余應力場）的重構。在課程中結合實例講解了子程序編寫思路、隱式子程序轉顯示分析和實際使用過程中可能遇到的問題。
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【13】基于ANSYS的巖體初始地應力反演
巖體初始地應力場是影響隧道等地下工程圍巖穩定的重要荷載，是其設計、施工時的首要考慮因素，而實測原位地應力由于樣本稀少導致較難反映巖體初始地應力場的宏觀分布規律，因此， 反演巖體的初始地應力場是地下工程進行穩定性分析及結構設計的前提條件。 本課程帶你從零開始到完全掌握基于ANSYS的地應力反演分析。視頻主要是教你怎么使用命令流以及多元線性回歸的python程序。還有相應的參考文獻。
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初始應力場的實例教程
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。
得到的初始應力場如下：
對應的，在 Geostatic 分析步地基的位移場如下圖，可以判斷在 Geostatic 分析步未發生位移。
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 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
修改后
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
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：
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……）
小哥原創，轉載請注明出處 本人郵箱 xingwjin@sina.com
展開 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。
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鑄鐵試驗平臺作為一種精和密的基礎裝備，其日常維護的核心在于防止精度喪失和銹蝕，而使用壽命則直接取決于維護的質量與使用環境。
以下是針對鑄鐵試驗平臺在實驗室或車間環境下的具體維護要點和壽命預期：
一、 日常維護的核心要點
鑄鐵平臺比較怕三件事：磕碰、銹蝕和局部磨損。維護工作主要圍繞這三點展開。
1. 每日/每次使用后的清潔
這是比較基本也是比較重要的一步。
輕掃與擦拭：使用后
Abaqus巖土常見問題6個月前
時間步長：為讓結果穩定、平滑，建議每個沖擊周期至少劃分 20 個時間步，因此步長需滿足
2、 什么是地應力，為什么在開挖之前要設置地應力分析步
地應力是指在沒有外部擾動時，地下巖土體內部由于自重、構造應力、孔隙水壓力等原因形成的初始應力場。
平面應力脆性斷裂相場AT2模型10個月前
1 UEL用法
使用UEL子程序進行計算時，首先通過Abaqus建模生成計算所需的inp文件，然后需要對Abaqus的inp文件進行如下幾處的修改，以附件中test\single_edge_notched_tension\length0.01文件夾下的SEN_plane_stress_uel.inp文件為例：
（1） 首先添加UEL的定義
值得說明的是，方框中的定義方式能夠使得傳入
例如，巖土工程中的滲流問題、初始應力和應變場，以及混凝土結構中的不均勻溫度場等，這些在實際物理模型中難以模擬的現象，都可以通過有限元法得到有效處理。</p><p>（3）有限元法在結構動態分析方面具有獨特優勢。在過去，科研人員主要針對靜力學問題進行精確求解，而對動力學問題的處理則相對困難。有限元法的出現極大地改善了這一狀況，使得結構動力學問題的精確求解成為可能。
例如，巖土工程中的滲流問題、初始應力和應變場，以及混凝土結構中的不均勻溫度場等，這些在實際物理模型中難以模擬的現象，都可以通過有限元法得到有效處理。</p><p>（3）有限元法在結構動態分析方面具有獨特優勢。在過去，科研人員主要針對靜力學問題進行精確求解，而對動力學問題的處理則相對困難。有限元法的出現極大地改善了這一狀況，使得結構動力學問題的精確求解成為可能。
例如，巖土工程中的滲流問題、初始應力和應變場，以及混凝土結構中的不均勻溫度場等，這些在實際物理模型中難以模擬的現象，都可以通過有限元法得到有效處理。</p><p>（3）有限元法在結構動態分析方面具有獨特優勢。在過去，科研人員主要針對靜力學問題進行精確求解，而對動力學問題的處理則相對困難。有限元法的出現極大地改善了這一狀況，使得結構動力學問題的精確求解成為可能。
例如，巖土工程中的滲流問題、初始應力和應變場，以及混凝土結構中的不均勻溫度場等，這些在實際物理模型中難以模擬的現象，都可以通過有限元法得到有效處理。</p><p>（3）有限元法在結構動態分析方面具有獨特優勢。在過去，科研人員主要針對靜力學問題進行精確求解，而對動力學問題的處理則相對困難。有限元法的出現極大地改善了這一狀況，使得結構動力學問題的精確求解成為可能。
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