geogrid的案例
土工格柵(Geogrid)加固軟土地基的堤壩---兩種模擬方法比較
1 引言
在【地基土中土工格柵的模擬(Geogrid)】中討論了使用Geogrid改善地基土的性能。為了進一步檢驗Geogrid所起的作用，下面分析了一個堤壩的加固，分別使用Plaxis 2D和Phase2進行了模擬，同時也比較了二者在模型設置以及計算結果方面的差異。
2 堤壩模型
這個堤壩模型由兩層土組成，上層為Sand Fill, 下層為Soft Clay，顯然上層的強度比下層高，為了改善土的性能，在兩層的分界面使用Geogrid進行加固。首先分析沒有加固時的穩定性，然后分析加固后的穩定性。
3 Plaxis 2D模擬
當輸入土層材料參數時，為了最大程度地與Phase 2的計算作比較，在"Initial" ko設置時，采用了"Manual" 選項，設置ko為1，即土體處于靜水壓力狀態。下面分三種情形進行分析：
(1) 在沒有支護的情況下，最大位移量是0.088m。下圖所示的是位移云圖和最大剪應變圖。計算的安全系數為1.244。
(2) 安裝Geogrid但不設置界面，這相當于Geogrid與土緊密粘合在一起，不發生滑動或分離。在這種情況下，最大位移量0.012m，計算的安全系數是1.265。可以看出，安裝Geogrid有效地阻止了土層的位移，安全系數得到了提高。剪應變圖顯示出剪切帶被Geogrid分割開，沒有形成貫通的剪切帶。
(3) 安裝Geogrid同時設置界面，即考慮了土-結構的相互作用，在這種情況下，最大位移量0.019m，計算的安全系數是1.268，其結果與不設置界面時差不多。
4 Phase 2
使用相同的模型和參數，在Phase 2下運行。分兩種情形：
(1) 不進行支護。
展開 abaqus python 面向對象二次開發—— geogrid 加筋土擋墻插件（正式版） ￥10
視頻鏈接：【GUI, 二次開發】面向對象的 abaqus python 插件 —— geogrid （https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13463?nagivator=course）
在 geogrid 加筋土擋墻插件開發期間，寫了多個帖子、錄制了多個視頻，對插件的功能、腳本編譯方法進行了介紹。
現在 geogrid 已經可以實現墻面各種傾角、任意加筋長度組合的加筋土擋墻建模功能。插件可以在 GUI 界面和命令行使用。
geogird 既是一個用來演示“面向對象”abaqus python 二次開發的例子，也是直接能用來分析真實擋土墻的插件。
如果，大家希望通過我發布的視頻內容入門面向對象”abaqus python 二次開發。強烈建議下載源文件進行實際操作，在下一次進行代碼精講視頻發布時有一個鋪墊，同時帶著問題來看代碼精講的視頻。在后面代碼精講視頻里面，會逐步提供未編譯的 python 腳本源代碼。
如果用到 geogrid 進行實際擋土墻的分析，那歡迎反饋你們的工程需求，我將免費添加相應功能。在插件的功能不斷豐富的同時，錄制更多免費視頻 讓大家對插件的維護、版本迭代、升級、代碼重構，有貼近實戰的了解。
在跟隨 geogrid 插件開發之路上，你會掌握如何擺脫現在的面向過程思維，從軟件工程的角度創造出一款屬于自己的接口豐富、功能完備、準商業級的前（后）處理插件。
插件更新、維護：
付費下載后，請在評論區留下郵箱，插件更新或維護之后會通過郵件方式發送新版本。
加入qq群（280631123），對軟件使用的問題可以在群里交流。
插件需求征集：
在下方留言里，留下你想要的插件。我先收集插件需求，針對排在前幾名的，進行投票，最后進行插件開發。在開發過程中，錄制免費學習視頻供大家參考學習。
展開 abaqus 插件發布，包裹式加筋土擋墻一鍵完成建模
abaqus 插件發布，包裹式加筋土擋墻一鍵完成建模
本次發布的 abaqus 前處理插件 geogrid，能夠快速完成上圖所示包裹式加筋土擋墻模型的快速構建。
當傾角 a 小于90度、鋪設長度不等長，同時要考慮分層填筑、筋土界面的時候，模型的建立變得繁瑣。建模計算的效率很低。
采用"面像對象"的 abaqus python 開發技術，開發了基于 GUI 界面和命令行的前處理參數化建模插件。
GUI 界面
下圖是 geogrid GUI 插件的截圖，用戶可以在 python 零基礎的情況下，快速無障礙一鍵完成所有前處理工作。
同時，geogrid 插件通過一種 python 腳本“編譯使用”的新使用方法，可以更靈活的在命令行使用。
在命令行使用
對 python 語言有了解的用戶，在命令行使用 geogrid 插件，可以實現高度靈活性。尤其是在模型參數已經穩定之后，只需要 4 條命令就能完成前處理和提交計算任務的所有工作。
geogrid 配套視頻、源文件、開發全流程視頻課程 即將推出，敬請關注本人技術鄰賬號
視頻鏈接：【GUI, 二次開發】面向對象的 abaqus python 插件 —— geogrid （https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13463?nagivator=course）
源文件下載鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/463365
展開 實戰！！加筋土擋墻建模，“面向對象”ABAQUS PYTHON 二次開發
可以將上面橫線中間的代碼全部“封裝”在 go 這個方法里面，然后只需要以下四行代碼：
from geogrid import geogrid
g = geogrid([一些參數])
g.go([一些參數])
g.job(jobname)
如何使用這個 python 腳本工具？
不需要 file / run script ，不需要在命令區用 execfile 函數導入。只要把編譯好的 .pyc 文件放到以下圖中所示路徑的文件夾里面，就可以在 CAE 界面命令欄通過 from geogrid import geogrid 來導入這個工具。
(想學習把腳本編譯成 .pyc 文件的朋友，文末有入口鏈接)
有 python 二次開發經驗的朋友們也可以參考這樣的方式來使用自己開發的腳本，
采用上述方式使用腳本，不僅僅局限在命令欄，還可以集成到其他的腳本里面。其他腳本只要在開頭加上
from geogrid import geogrid 就能夠直接使用“封裝”在 geogrid “對象”里面的各種“方法”了。比如十分方便的選取“線”、“面”的方法：
xrange(xmin, xmax, type）、yrange(ymin, ymax, type)、zrange(zmin, zmax, type)
分別表示從 x 、y、z 方向某區間內選擇 線（type = "edges"）、面（type = "faces"）,這三個方法還可以相互配合使用。
想使用這個二次開發腳本實戰工具的朋友，可以點擊文末鏈接。
想學習“面向對象 ABAQUS python 二次開發”的朋友，請關注本人賬號，后面將會推出完全實戰化的視頻課程。
展開 
源文件 —— 實戰！！面向對象 ABAQUS PYTHON 二次開發，加筋土擋墻參數化建模工具 ￥20
源文件版本說明：
在 CAE 命令行導入 geogrid ，并實例化之后，輸入以下命令，可以看到建模工具的版本信息。
# 導入 geogrid
from geogrid import *
# 實例化
g = geogrid( )
# 查看版本信息
g.version
軟件更新、維護：
付費下載后，請在評論區留下郵箱，軟件更新或維護之后會通過郵件方式發送新版本。
加入qq群（280631123），對軟件使用的問題可以在群里交流。
加筋土擋墻參數化建模工具的說明：
（內容待續）
分層填筑加筋土擋墻，Abaqus 巖土仿真
geogrid 前處理插件
本文借助 geogrid 加筋土擋墻前處理插件（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/441859），輕易實現了10層填土的“分層填筑”前處理過程。
對于多層加筋土的分層填筑模擬是十分繁瑣的，比如：需要對建立多個“筋土界面”；使用生死單元時需要定義多個筋土集合；定義多個分析步并逐個進行“單元生死”的設置；為每層土定義自重荷載并設置生效時刻。大量的重復操作既容易出錯，又耗費時間。如果需要進行多次試算，效率極低！
以下是部分設置的截圖，可以直觀的感受到設置的繁瑣程度。但是在 geogrid 前處理插件中，只需要在命令欄輸入幾條命令就能完成所有的前處理工作，效率得到極大提高，而且避免了操作的失誤。
加筋體內塑性應變的發展過程（3層~10層）
以下是重力一次性施加的情況（墻面傾向左側）：
可見，分層填筑時，加筋土內的塑性應變發展得慢一些。
墻身位移云圖對比
分層填筑得到的墻身位移云圖如下，最大位移為 15.9mm。（擋墻底邊約束了x、y方向位移）
可見，分層填筑模擬得到的墻身變形更符合實際情況。
下面是自重荷載一次性施加的位移云圖，最大位移為 21.4 mm。（擋墻底邊約束了x、y方向位移，）
geogrid 前處理插件下載鏈接：（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/442169）
展開 機械式穩定土墻MSEW(Mechanically Stabilized Earth Retaining Walls)數據集
如果需要進行復雜的應力和應變分析, FLAC/FLAC3D的結構元提供了更強大的計算功能, 特別能夠處理Geotextile和Geogrids單元. Geogrid數據集正在準備中.
3 參考文獻
[1] FHWA (2001). Mechanically stabilized earth walls and reinforced soil slopes (Elias, V, Christopher, B.R. and Berg, R.R.). FHWA-NHI-00-043, Federal Highway Administration, Washington, D.C., USA.
[2] Chalermyanont, T. and C. Benson (2005). "Reliability-Based Design for External Stability of Mechanically Stabilized Earth Walls." International Journal of Geomechanics 5(3): 196-205.
[3] Chalermyanont, T. and Benson, C.H. (2004). “Reliability-based design for internal stability of mechanically stabilized earth walls”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 130(2), pg. 163-173.
[4] Turner, J. and W. Jensen (2005).
展開 梁結構元的滑落與分離(Slide and Separate)模擬
1 引言
當在模型中加入任意一種結構元(Beam, Cable, Pile, Shell, Geogrid, Liner)后，系統通過節點對節點或節點對單元自動連接成為一個整體，這意味著結構元與周圍的巖土介質一起發生移動。不過在工程實踐中，支護型式與巖土體會發生可見的相對位移，這個筆記以梁結構元【梁結構元簡要回顧(struct beam)；Python提取梁單元屬性(it.structure.Beam)】為例簡要討論了如何通過改變鏈接型式來模擬這種相對移動，包括剪切方向的滑動和法向方向的分離。
2 改變鏈接方式
結構元鏈接(Link)表示結構元與與周圍對象相互作用的方式，周圍對象可以是另一個結構元的節點，也可以是一個實體單元。結構元支持節點與節點的鏈接以及節點和單元的鏈接。鏈接的坐標系始終是源節點(主節點)的局部坐標系, 所有的鏈接屬性都是針對這個局部系統而指定的。鏈接實現了不同類型的元素和網格之間發生的相互作用。在大多數情況下，沒有必要創建或修改鏈接，因為系統會自動創建并設置其屬性。【結構元鏈接(structural element links)】為了改變鏈接方式，需要使用attach命令---structure link attach；struct.link.attach；it.structure.link.Link.attach()。
每個梁單元都有自己的局部坐標系。為了改變到局部坐標系，首先使用下面的命令：
model cycle 1
然后使用下面的命令改變鏈接方式，使得beam能夠在剪切方向發生滑動以及在法向方向發生分離。
展開 二維有限元分析軟件ADONIS新功能評述
[3] Pathak, Y. et al. (2010) Wetting-drying behaviour of geogrid-reinforced clay under working load conditions.
下面簡要討論Swell Model潤濕應變和應力修正方法。
潤濕引起的應變(wetting-induced strains)用主膨脹方向上總壓應力的對數函數或線性函數來表示:
(1) 對數函數
(2) 線性函數
式中pa為大氣壓力，a1, c1, c3是由實驗室測試確定的非負的膨脹特性，按照FLAC3D的符號約定，負值為壓應力和壓應變。假定濕潤應變(wetting strain)為水平方向上是各向同性的，應力是在潤濕前的平衡狀態下獲得的局部軸上總的垂直應力分量，在計算過程中不改變。然后根據胡克定律的增量形式，計算出主膨脹方向上的相應濕潤應力(wetting stresses):
式中，，K和G分別為體積模量和剪切模量。
最后，通過將主膨脹方向上的局部應力解析到全局軸，得到全局膨脹應力(swelling stresses)。然后將全局膨脹應力以遞增的方式在指定的步數Ns內添加到全局應力分量中，在每個時步中，根據Mohr-Coulomb準則檢查所產生的應力分量是否發生破壞。典型的FLAC3D命令如下所示：
zone cmodel assign swell
zone property density 1000 bulk 1e8 ...
shear 3e7 cohesion 1e10 tension 1e10
zone property normal (0,0,1) constant-a-1 1.5335...
展開 Plaxis應用于巖石工程問題的本構模型
3 節理模擬
除了使用等效連續模型途徑外，Plaxis也可以使用界面元(Interface elements)顯式地表示節理或其它不連續，Plaxis傳統地使用界面元模擬土-結構的相互作用，例如：
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 2
貫入樁/沉樁(Driven Piles)的有限元模擬
Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling
地基土中土工格柵的模擬(Geogrid)
錨索和地下連續墻聯合支護的開挖過程模擬(Tieback Wall)
在Plaxis最新版V22中，引入了新的不連續單元(Discontinuity Elements)，使建模工作流程更加簡單。不連續元用線或面表示，通過對網格中節點進行解耦，使不連續體的兩個面之間產生相對位移，用法向剛度kn和剪切剛度ks表示不連續性質, 界面之間只能產生小的相對位移，不能象FLAC3D/3DEC那樣產生大變形，從而產生新的接觸或塊體完全分離。
4 應變軟化
歷史上，巖石應變軟化來自于采礦工程礦柱穩定性和自然崩落法礦石破碎的研究【應變軟化模型(Strain-Softening and IMASS)；應變軟化的礦柱穩定性(Pillar Stability with IMASS Model)---寬高比對礦柱強度的影響；應變軟化模型IMASS邊坡穩定性分析】。
展開 更新HYRCAN Version 1.75.3---支護單元(Support Element)
Geotexile分三種類型: Geotexiles, Geogrid和Strips，區別在于抗拉強度的不同。支護計算參看《土工合成材料加固擋土墻(Geosynthetic Reinforced Retaining Wall》。
當GeoTextile 用于加固邊坡時，材料被放置在一定寬度的條帶中。條帶覆蓋率(Strip Coverage)指的是這些條帶在平面外方向（即沿邊坡）的間距。如果這些條帶是連續鋪設的，相鄰條帶之間沒有空隙，那么條帶覆蓋率=100%。如果條帶不是連續鋪設的（即相鄰條帶之間有空隙），那么條帶覆蓋率將低于100%。例如，如果鋪設4米寬的條帶，每條帶之間有2米的間距，那么條帶覆蓋率將等于67%(即4/(4+2))。
6 樁(Pile)
在地基工程中，樁的主要功能是承受垂直載荷，次要功能是承受水平載荷(水平載荷作用下樁的受力和變形分析方法)，最常見的情形是排樁，即在基坑開挖之前先在周邊打樁，用來阻擋基坑開挖后的水平土壓力。偶然地，樁/微型樁(Pile/Micro Pile)也用于邊坡支護，這種類型的支護與其他類型的支護機理不同，力的作用垂直于支護方向，而不是平行于支護方向。如同其他支護類型一樣，滑動面必須與樁相交，這樣支護才會對滑動面的安全系數產生影響。無論樁的方向如何，都不考慮拉伸或拔出作為樁的破壞模式，只考慮通過樁的橫向剪切力。計算參考《抗滑樁支護邊坡的穩定性分析(Stability of Pile/Micro Pile Reinforced Slope) 》。
樁的抗剪強度(Pile Shear Strength)，是指導致穿過樁的剪切破壞所需的剪切力,注意，樁的抗剪強度是以力的形式(kN)輸入的。這個值是根據樁的橫截面尺寸和橫截面單位面積的抗剪強度計算出來的樁的總抗剪能力。
展開 
論文速遞 | 不同剪切方向下土工格柵-土界面剪切行為的離散元研究
DEM Study on Shear Behavior of Geogrid-Soil Interfaces Subjected to Shear in Different Directions
作者：Yafei Jia, Jun Zhang*, Xiaoyi Chen, Chenxi Miao, Yewei Zheng**
論文內容
在土工格柵加筋土結構設計中，通常假設筋材受力方向與肋條方向一致。然而，在實際工程應用中，如復雜地形或地質條件下的樁承式加筋路堤、曲面加筋土邊坡等加筋土結構中筋材受力方向存在不確定性。此外，雙向土工格柵作為一種正交各向異性筋材，在不同方向上的拉伸性能也具有顯著差異。本文基于室內試驗結果，建立了土工格柵-土界面直剪的三維離散元數值模型，研究了剪切方向和雙向土工格柵各向異性對土工格柵-土界面抗剪強度特性的影響。重點分析了不同剪切方向下土工格柵的內力分布特征和筋-土強相互作用區域內顆粒間法向接觸力的演化。
展開 在家學：技術鄰免費仿真系列課程！累計時長：3100+分鐘
再進行分層填筑模擬，生死單元設置，geogrid 插件的應用，最后求得筋材長度不一樣的情況。
ANSYS
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ANSYS系列課程
《水哥ANSYS初級系列教程【上篇】》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10587
課程說明：課程以交互式操作(GUI)為主,介紹命令流,后期以命令流操作為主，入門級課程， ANSYS軟件零起點。
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《ANSYS WORKBENCH入門培訓系列視頻》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12106
課程說明：本系列視頻主要包含幾何處理、網格劃分的基礎教學，講解清晰明了，初學者必備課程！
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《從零開始學散熱——Ansys Icepak熱仿真基本教程》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13289
課程說明：想學習熱仿真的朋友們，你們的福利來了！本課程為你講解熱仿真基本原理，演示Ansys Icepak基本操作，通過實例詳細講解建模方法，求解流程以及Icepak的后處理功能。
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《如何在Maxwell中根據測試的BH曲線圖片的來擬合數據》
課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14281
課程說明：在測試磁性材料的BH曲線，或者根據網絡資料查找到了磁性材料的BH曲線，但是主要為圖片格式，如何準確的提取橫坐標和縱坐標的數值呢？
展開 離散元對加固尾砂在干濕循環作用下的細觀力學分析
[11]WANG Z,JACOBS F,ZIEGLER M.Visualization of load transfer behaviour between geogrid and sand using PFC2D[J].Geotextiles and geomembranes,2014,42(2):83-90.
[12]ZHOU S,ZHU H,YAN Z,et al.A micromechanical study of the breakage mechanism of microcapsules in concrete using PFC2D[J].Construction and building materials,2016,115:452-463.
文章來源：南華大學學報自然科學版
展開 基于FLAC3D的地下硐室通道錨網噴支護分析
1 FLAC3D中連接的建立
1.1 基礎介紹
FLAC3D中的結構單元主要包括：錨桿（錨索）單元(cable)、梁單元(beam)、殼體單元(shell)、襯砌單元(liner)和土工格柵(geogrid)。這些結構單元一般在普通實體單元(zone)表面（圖3）或內部建立（圖4），結構單元在創建時單元節點(node)會自動與鄰近的實體單元建立連接（link）以實現與周圍實體單元的相互作用。結構單元的單元與單元之間也通過節點(node)上的link實現共同作用。因此，link有兩種類型，即：節點-實體單元(node-zone)（圖4）、節點-節點（node-node）。默認情況下不同類型結構單元各自由度的link的類型，如表1所示：
其中，free和rigid分別表示該自由度上可以自由位移和剛性的，SY代表剪切屈服彈簧，NY代表法向屈服彈簧，PY代表樁屈服，PYDP代表依賴彈簧的樁屈服。
當有新的結構單元被創建時，會有新的節點出現在實體單元表面或內部，新的節點與實體單元間會按照表1中的默認屬性自動建立node-zone連接，進而實現結構單元與實體單元間的相互作用。也就是說，結構單元與實體單元間的相互作用是通過node-zone連接實現的。
1.2 cable與liner的連接
在后面的建模中會利用cable單元模擬錨桿，用liner單元模擬含鋼筋網片的混凝土噴層，因此，在此以cable和liner的連接，演示結構單元間node-node連接的建立方法。
如圖6所示的cable和liner單元，圖中紫色圓圈代表結構單元的node，圓圈內數字表示節點編號，這些編號是結構單元被創建時自動分配的。圖中節點57和節點69被拉開了距離，主要是方便觀察節點編號，實際建模時兩個node是重合的。
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