初始應力場的案例
有限元模擬臨坡地基，abaqus 從外部導入初始應力場（三）
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）
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，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 有限性元特輯II 初始地應力平衡兩種方法（實例）
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 
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 關于ANSYS中初始地應力施加方法的介紹
近日，水哥收到一粉絲對初始地應力施加這塊的疑問，恰逢今天時間較多，便說說在ANSYS中如何施加初始地應力。
針對巖土工程相關的分析而言，初始地應力這個概念比較重要，所謂初始地應力，也即是在我們對巖土進行任何外部操作之前，例如基坑開挖、邊坡開挖、隧道開挖等，其本身內所存在的真實應力，也可稱之為初始應力場。
初始應力場是平衡的，這也是經常聽到的一個概念，初始地應力平衡，更簡單來講，就是我們在進行分析之前的位移清零，應力不清零。
為什么進行這樣一步操作？
答：為了使模型更加的符合實際。
ANSYS中對于初始地應力的平衡沒有類似設計軟件那般（例如Midas NX）方便，也即是我們在做類似基坑開挖分析之前，首先要進行地應力平衡操作，ANSYS中主要分為兩步進行：
第一步：原始應力場計算，導出地應力文件；
第二步：新建模型，導入地應力文件，施加重力，平衡地應力。
關于導入與導出的命令流，ANSYS以前老版本是采用Iswrite與isfile命令，新版本可采用Inistate命令，但是Iswrite和isfile依然可以用，只是幫助文件已經沒了這兩個命令的解釋，其用法同inistate，可具體查詢Help。
通過上兩步操作，能達到位移清零，真實應力不清零的效果，下面以一個小例子來進行說明操作過程。
某二維地塊，長度50m，高度20m，需進行基坑開挖操作，操作之前，需進行初始地應力的平衡，材料為中風化砂質泥巖，彈性模量取1200Mpa,粘聚力取450Kpa，摩擦角取30度，采用DP材料模型。
展開 Abaqus| 導入預定義應力場缺少.res文件，該怎么解決？
導讀
Abaqus可通過odb文件施加初始應力場來進行預應力分析，比如機加工過程，殘余應力的施加，地應力施加等。對于不熟悉的朋友，施加初始應力場時可能會遇到下面兩個報錯。第一個是缺少.res文件，第二個是結果文件不允許導入。下面針對這兩個問題給出解決策略。
問題1：Warning: Missing .res file Job-orignal.res. Some consistency checks will not be performed until the analysis job is submitted.
Abaqus Error: The following file(s) could not be located: Job-orignal.res
Abaqus/Analysis exited with error(s).
解決方案：上面錯誤的意思是找不到.res文件。res是restart的縮寫，即重啟動文件。重啟動文件默認條件下在完成分析后是不產生的，因此為了產生重啟動文件，在Step模塊可設置產生重啟動文件。
Step菜單欄–Output –RestartRequests-Frequnecy。Frequency的數值，例如Frequency=2,，代表每隔2個增量步數據輸出一次，默認每個分析步的最后一次增量會進行輸出。
展開 截面帶殘余應力和初始幾何缺陷的工字梁非線性屈曲分析
材料非線性行為：雙線性隨動強化BKIN，屈服強度460MPa
幾何非線性：長工字梁
其他:
1.采用梁單元beam188建模
2.各個梁截面初始含有初始殘余應力
加載示意圖：
梁單元初始殘余應力云圖：
梁單元等效應力云圖：
由此可見，結構發生屈服并不是因為達到材料的屈服極限，而是發生受壓失穩。
載荷和轉角曲線：
這類問題很多時候是采用的是殼單元建模分析，本文提供了一種新的思路，對于復雜模型，由于節點數目相比于殼單元要少很多，因此可以極大的提高求解的效率。
另外在提供一個新的思路，根據本模型的特點，其實也可以采用2D-3D擴展的方法。不過，這樣要花費比較大的計算資源。
過程如下：
1.首先采用平面應變單元，建立梁截面模型，然后采用施加截面的初始殘余應變。
2.將模型擴展到3D。輸出3d狀態下的初始殘余應力。
3.將上述模型拷貝兩份。其中一份用于得到殘余應力分布。另一份用于正常的特征值屈曲分析。
4.獲取特征值屈曲分析的變形作為初始幾何缺陷。
5.加入前面得到的初始殘余應力場載荷，進行非線性求解分析。
采用實體單元分析時，需要注意載荷的轉換。另外注意不要把初始應力場加到特征值分析時。
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
’
ANSYS地應力平衡方法
進行地應力平衡的原因如下：我們建立的幾何模型一般都和工程實際情況一致，例如邊坡的幾何模型與邊坡實際尺寸相一致。但是由于邊坡的沉降和徐變作用，可以想像到，現在的邊坡應該是由一個體積更大的原始邊坡在很久以前由于受到重力作用和邊界約束條件，逐漸形成了現今的邊坡形態。但是對于那個原始的邊坡形態，我們不得而知。假如能準確知曉，我們就能夠建立原始邊坡的幾何模型，接著對邊坡施加重力和邊界條件，受力后邊坡形態應該和現在的邊坡相一致，其內力就是初始應力場（地應力），這樣就不用專門施加地應力了。但現實情況是我們不能知曉原始邊坡的形態。現在的邊坡幾何模型就是其實際形態，受力之后將會變成一個與現狀不一致的邊坡，這不符合現在的實際情況。如果我們計算出現今邊坡的內力，并將其作為邊坡的初始應力場，再去和外力平衡，這樣我們建立的模型就和現實邊坡情況相一致了。
對于涉及開挖、回填的動態巖土工程問題，地應力平衡是正確模擬施工過程的前提條件。初始應力的加載必須滿足地應力平衡，而地應力平衡就是為了使地基僅存在初始應力，而不存在初始應變。當地基自重是產生地應力場的主要因素時，重力是外力，初始應力場是內力，將提取出的內力施加于模型后再施加重力，此時內力和外力平衡，該狀態就是工程建設的初始狀態。
在ANSYS中的地應力該怎么平衡呢？
初應力(Initial Stress)可以指定為一種“荷載”進行施加,但僅在靜態分析和全瞬態分析中使用，可以用于線性分析或非線性分析。
展開 地應力平衡方法以及注意事項
但由于外插的應力有一定誤差,因此采用彈塑性本構模型時,可能會導致某些點的高斯點應力位于屈服面以外,當大面積的高斯點上的應力超出屈服面之后,應力轉移要通過大量的迭代才能完成,而且有可能出現解不收斂的情況。在僅考慮自重情況下只能考慮受泊松比的影響帶來的側壓力系數效應,因此平衡后的效果不一定很理想,但無疑其適用性很強。
最麻煩，也是最容易出錯的，不喜歡使用
（5）*initial conditions,type=stress,geostatic,user
該方法采用用戶子程序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。
沒用過
注意：除了第一種方法geostatic 選的是自動，其他都是fixed,其他四種方法第一步除了土外可以有其他部件，效果一般很差，可以多循環幾次！
展開 
ABAQUS地應力平衡
對于涉及開挖、填充的動態巖土工程問題，初始應力場是正確模擬其施工過程的先決條件。初始應力的加載必須滿足地應力平衡，而地應力平衡其實就是為了使數值模擬獲得一個存在初始應力，而無初始應變的狀態。當考慮自重場是產生地應力場的主要因素時，顯然重力是外力，初始應力場是內力，將提取出的內力施加于數值模擬后再施加重力，是內力和外力平衡，從而獲得較精確的沒有受到人為因素干擾情況下的數值模型的初始狀態。
在 ABAQUS 有限元軟件中，提供了 5 種定應力平衡方法，這里我就比較常用的，使用比較普遍的一種進行講解。用的例子還是上節ANSYS的例子。
接下來，小編就一個簡單的算例就行地應力平衡。在一個均質的地基上有一根立柱。
柱子的尺寸為1m×2m×10m，密度2400kg/m3，彈性模量2.8E8Pa（這里我為了方便觀察規律，降低這個彈性模量），泊松比0.167；均質地基的尺寸為30m×30m×15m，密度為2000kg/m3，彈性模量3E7Pa，泊松比0.3。模型見圖1.
1、將模型導入ABAQUS中。
2、創建靜力荷載步
3、殺死柱子單元
4、施加約束（四周施加法向連桿約束，底部施加全約束）
5、施加自重荷載
6、提交計算
7、查看后處理結果
豎向位移
豎向應力
8、應力場輸出
9、在工作目中找到stress_out.rpt文件
10、經過格式的轉化（文件的后面不要有空行）
11、在之前的inp文件中Step-1前面加上*Initial conditions,Type=stress,Input=stress_in.rpt這句命令，記得一定要把stress_in.rpt放在工作目錄里面。
展開 ABAQUS導入初始場變量（預定義場）多次低速沖擊以及沖擊后壓縮 ￥38
ABAQUS導入初始場變量（預定義場）
通常利用ABAQUS計算時，需要多步驟分析，例如計算多次低速沖擊以及沖擊后壓縮等，下面詳細描述利用數據傳遞方法進行多步驟分析。（建議購買視頻，視頻內包含此帖子）
導入效果圖如下：
導入的損傷云圖
導入的應力場
導入的位移場
分層損傷的導入
1. 計算完成后，新建一個ABAQUS 窗口，切記與上一步計算的ODB文件在同一個文件夾下，導入Part部件
ABAQUS熱應力分析 附ABAQUS中初始地應力的施加下載
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
Abaqus常見問題之LOAD、JOB、Visualization
11) 通過預定義場可以設定速度場、角速度場、溫度場以及初始狀態等模型參數。
12) 速度與角速度可以在邊界條件和預定義場中進行定義，但二者的含義和應用場景有所不同。
13) 平衡初始地應力的一種常用方法是：首先將重力載荷施加于土體模型，配合相應的邊界條件，計算得到重力載荷作用下的應力場；然后將該應力場定義為初始應力場，并與重力載荷一起施加于原始有限元模型，從而獲得既滿足平衡條件又符合屈服準則的初始應力場，保證各節點的初始位移近似為零。
JOB模塊：
1）在“Job Manager”對話框中，通過單擊“Monitor”選項可以實時監控分析作業的執行狀態。
2）在“Visualization”模塊中，通過選擇菜單路徑“Tools→Job Diagnostics”可以查看分析的診斷信息。這些信息包括各分析步、增量步和迭代步中的警告、接觸信息以及殘余力等數據，有助于識別模型中的潛在問題。
3）如有必要，可將ABAQUS/Explicit的分析精度調整為雙精度，以獲得更為準確的結果。
4）默認情況下，ODB文件中的節點場變量結果是單精度存儲的，但也可以選擇將其設置為雙精度。
Visualization模塊：
1) 通過選擇菜單“File→Print”可以輸出ABAQUS模型或分析結果的圖像。
2) 通過菜單“View→Image/Movie Options”選項，可以將圖片或動畫設定為背景。
3) 多個ODB文件可以連接制作成一個連續的動畫。
4) 當模型的位移顯示異常時，應設置合適的變形縮放系數來修正。
5) 查詢兩點之間的距離時，必須正確理解所顯示的結果含義。
6) 選擇“Result→Options”菜單并選中“Transformation”選項，可以在局部坐標系下顯示節點的分析結果。
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