初始地應力平衡
關注創建者：有機磷 創建時間：2019-08-26
初始地應力平衡的視頻教程
重復導入odb應力場平衡地應力以及平衡效果的檢查？
如何通過重復導入odb應力場平衡地應力呢？ 通過本節課程你應該掌握 初始地應力平衡之后豎向位移過大？ 剛開始計算就不收斂？ 我怎樣才能知道我平衡的結果是對的呢？應力 位移要達到什么要求才算是平衡成功呢？
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初始地應力平衡的三種方法
選自百度 熊志勇 陳功奇博士的地應力平衡的一個簡單例子。 算例視頻教學的完整過程。包括odb，csv應力提取法以及自動平衡方法講解。 還原文章寫作過程
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ABAQUS地應力平衡方法
介紹了： 1.地應力平衡的目的； 2.地應力平衡的幾種方法及其適用場景； 3.地應力平衡的計算流程； 4.地應力平衡降低位移最大值的方法； 5.地應力平衡最大位移允許值的含義與用處； 6.地應力平衡收斂方法； 7.地應力平衡合理性檢查
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初始地應力平衡的實例教程
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 基于ABAQUS的初始地應力平衡方法研究_代汝林.pdf
Motivation
在 ABAQUS中，提供了 5 種定應力平衡方法，分別是
1. ( AUTOBALANCE) 自動平衡法;
2. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，GEOSTATIC;
3. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，FILE = file，INC =inc;
4. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，INPUT =XX． DAT;
5. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，GEOSTATIC，USER。
以上 5 種方法并不是每一種適用于所有的巖土模型，方法從易到難。
方法①的自動平衡法，它省去了自重應力以及生成相應初應力文件和導入的麻煩。在( GEOSTATIC) 地應力中選擇自動增量步就能使用自動地應力平衡功能，還能指定允許的位移變化容限。不過自動地應力平衡支持有限的幾種材料如彈性，塑性等，而其起單元也有一定的要求。
方法②為關鍵字定義初始地應力法，這種方法需要給出不同材料區域的最高和最低點的自重應力及其相應坐標。所采用的幾何模型一般較規則，表面水平，能夠通過考慮水平兩個方向的側壓力系數值來施加初始應力場。關鍵字定義初始地應力法只適合土體表面水平的土體，而初始地應力提取法由于外插的應力有一定的誤差，因此對于材料是彈塑性的復雜土體，應力轉移要通過大量的迭代才能完成，而其有可能出現不收斂的情況，平衡效果可能不是很理想。
方法③是 ODB 導入法，這種方法可使用之前算過的 ODB 文件結果，也就是說提前計算一個初始應力ODB 文件，定義初始應力時直接指定 ODB 文件即可。
展開 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 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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初始地應力平衡的最新內容
APDL地應力模型，將樁的單元殺死后對土壤施加重力加速度，命令流見附件
為什么用ANSYS做用完全重啟動實現地應力初始化出現DUMP文件為空的錯誤提示？
在進行動態松弛方法模擬地應力時，為什么每次獲取動態松弛文件進行顯式計算都無法正常計算，實現這一操作的規范步驟是怎樣的，有無大佬指導一下，痛苦死了。
熱應力分析過程
ABAQUS 提供三種熱應力分析程序：
1. 順序耦合熱應力分析，最常用的方法
? 當應力是由熱量場存在造成的，并且熱求解過程與應力狀態無關，也就是說應力依賴于熱產生，而熱并不依賴位移。
? 需要跑兩個分析: 先分析熱傳導，再將溫度結果導熱應力分析
? 熱分析的結果，如溫度(位置，時間的函數)被讀入應力分析，作為一個預定義場
模型初始條件：
1） 模型初始固結壓強為50kPa，在自重（重力加速10m/s2）條件下，在ABAQUS中建立初始地應力平衡（即，初始有效應力平衡）；
2） 模型初始孔隙率為1.5（即，初始孔隙率的平衡）；
3） 模型假設孔壓呈線性分布，頂面孔壓為0，底部初始孔壓為100kPa（即，初始孔隙水壓力平衡）；
4） 賦予模型狀態變量：歷史上最大的偏應力，固結應力和應力水平。
為圖中彩虹圖的部分）
圖七：初始地應力平衡狀態下，第二層土的應力分布（土層S2為圖中彩虹圖的部分）
圖八：初始地應力平衡狀態下，第三層土的應力分布（土層S3為圖中彩虹圖的部分）
圖九（a）：第一排大型樁貫入時土層S1(最上層土)的應力分布情況
圖九（b）：第一排大型樁貫入時土層S2(中間土層)的應力分布情況
土的初始地應力平衡狀態
土拉拔過程中的應力分布圖
3 周圍土體
（1）初始地應力平衡
由變形云圖可知：初始地應力平衡后，土層豎向應力最大值為1.966MPa，豎向變形最大值為78.29mm。
（2）開挖土體
由變形云圖可知：盾構開挖初襯未支時，土層豎向應力最大值為1.966MPa，豎向變形最大值為78.31mm。
圖2 網格劃分
初始地應力平衡如圖3所示。
圖3 初始地應力平衡情況
3 結果及分析
基坑開挖18m后，高層建筑側向位移如圖4所示，最大側向變形為1.93mm。
圖4 高層建筑側向變形
基坑開挖18m后，高層建筑的彎矩如圖5所示，最大彎矩為378.8kN.m，位于首層中部區域柱中。
Abaqus 的建模一般可分為兩種方式，即CAE模型及 其它前處理軟件（例如Hypermesh等）生成的inp文件；
其中.Cae的優點在于快速建立幾何模型及劃分單元；
.Inp建模的優點則在于可以精確控制模型以及實現CAE無法支持的高階功能。
本教程以煤層開挖過程為例，在ABAQUS
