土壤模型
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土壤模型的視頻教程
直埋管道設計-油氣線路，直埋熱水，燃氣管道
用戶面臨的系列問題 第一講：埋地管道承壓設計，保溫，交通碾壓和埋深設計 第二講： 埋地管道失效形式 埋地管道建模和模型分析 土壤庫選用 土壤參數詳細講解 埋地管道設計規范 第三講 管-土相互作用 埋地管道土壤約束模型建立 START軟件模型示范 聚氨酯保溫影響和模擬 土壤約束的詳細數學模型
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ANSYS/LS-dyna土壤切割、調整剛體轉動質點案例
1.刀具土壤模型建立，土壤網格細化，總網格70w。 2.采用質量縮放方法提高計算效率。 3.講解如何改變剛體默認旋轉準則，定義剛體任意的旋轉中心，使刀具平動、轉動同時進行。 4.輸出刀具的荷載時間曲線等后處理。 5.土壤材料選用Mat_147，可更換不同材料參數完成其他材料的切割。
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279#FLUENT精典案例-考慮地下水滲流作用下的地源熱泵豎直雙 U 地埋管群傳熱特性仿真
計算時，考慮土壤的分層和滲流，模型中對各層土壤進行了劃分（即將模型中土壤部分切成若干層，如上圖）。地下水滲流以及管孔布置如下圖所示，滲流方向與X軸呈30度夾角。
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土壤模型的實例教程
《土壤水分動態模擬模型及其應用》
《土壤水分動態模擬模型及其應用_12243367.pdf
輪式和履帶式車輛的多體動力學（MBD）模型已經得到驗證，并用于預測車輛在硬質路面上的各種工況性能。然而，在可變形的地形上進行車輛仿真時，目前的方法還無法完全表示車輛與軟土的動態相互作用。設計車輛時，工程師通常會利用其過去的物理測試經驗來預測車輛離開硬質路面后的性能。 只有當車輛做出來并測試之后，才能獲得有關車輛在軟土上的性能的實際數據。對于許多低比率或昂貴的車輛，樣機實際上也可能是最終產品，一旦進行越野測試，就需要對實際車輛進行重大修改。
準確地模擬地形力學是理解越野車輛機動特性的關鍵，并理解車輛和地形的變化將如何影響其動態性能。
離散元模型（DEM）將土壤表示為單個粒子，它與其它粒子之間以及所遇到的任何物理對象之間都具有完全的自由運動。DEM 是一種粒子尺度數值方法，用于對顆粒材料和許多地質材料（包括煤，礦石，土壤，巖石，骨料，顆粒，片劑和粉末）的散料行為進行建模。DEM Solutions 的 EDEM? 是目前該領域領先的解決方案之一。
DEM 允許顆粒分解或者與料床分離，并且可以很容易地表示不同大小和形狀的顆粒。可以將不同類型的顆?；旌显谝黄鹨垣@得非均質的材料，或者根據需要分層。由于顆粒是三維動態作用的，因此，側向推土效應、車輪或履帶上的土壤堆積以及小丘的垂向表面特征可以很容易地用土壤模型來表示。另外，可以將顆粒壓實一次或多次，以提供各種土壤條件。
MBD 和 DEM 模型的集成
為了同時用單獨的 DEM 土壤模型求解現有的 MBD 車輛模型，需要進行聯合仿真，以允許每個求解器準確地計算車輛與土壤相互作用的動態特性（圖 1）。MBD / DEM 對象的力和位移必須通過連接和管理通訊的結構化接口在每個程序之間共享。
圖 1.
展開 2.1.1復合海纜建模
復合海纜結構參數由施工方提供，具體結構如下：
為便于進行溫度場分析及節約計算時間，將模型幾何結構簡化為圓環結構。雖然導體為立體結構，但由于各截面幾何結構及材料屬性均勻，因此，采用復合海纜截面建立二維模型。
2.1.2埋設環境建模
本工程海纜部分埋設環境包括海床、潮間帶淤泥質灘涂、土壤直埋和電纜溝四種。其中，前三種需將埋設環境作為模型的一部分。
導體通電后熱輻射會對周圍環境溫度產生影響，目前通用的為上下左右各20米建立矩形土壤模型，這樣的邊界溫度基本不受導體生熱影響，但考慮到實際設備的測溫精度及計算時間，本工程土壤模型的矩形尺寸由不同的埋設深度決定。
2.2建?；炯僭O
在建模時需做一定假設：
（1）假設計算模型在高度和寬度范圍內土壤及環境溫度均勻；
（2）忽略各幾何結構相互之間的導熱熱阻；
（3）假設復合海纜材料均勻，土壤熱屬性均勻；
（4）導體電阻率不隨溫度變化。
2.3計算模型中邊界條件的確定
2.3.1參數確定
復合海纜各材料屬性及埋設環境土壤熱傳導系數都會對模型最終的溫度場分布產生重要影響。
其中，復合海纜自身材料屬性基本固定不變，可以在建模時直接進行設置；但是，土壤會隨著導體熱輻射而產生水分遷移現象，產生水分遷移后的土壤熱傳導系數是產生水分遷移前自然土壤的2到4倍，如果使用單一土壤模型，則計算結果會出現較大的偏差。工程實際中對于直埋和潮間帶淤泥質埋設一般采用回填0.2m厚沙土的方法，回填的厚沙土干燥情況下熱傳導系數基本穩定為0.5W/m2℃，因此，本工程參考這一做法，在復合海纜與埋設土壤之間建立回填厚沙土模型。
展開 對此區域的分析有助于深入研究導致土壤更容易發生變形的情況。因此，這有助于我們得出避免坍塌所需的加固量和所需的隧道形狀。
隧道開挖后的塑性區域。
我們對四種不同情況下的隧道開挖進行了仿真，以比較上文所述的不同土壤模型，以及研究內聚力對土壤行為的影響。其結果以地表沉降作為標準。
接下來，我們用一個一維繪圖來展示以下結論：內聚力越低，變形越大。需要注意的是，Mohr-Coulomb 模型中的土壤比 Drucker-Prager 模型中的土壤更堅硬。帶有零膨脹角的非關聯準則防止了土壤在壓力下膨脹，因此地表沉降愈發嚴重。
不同塑性模型與材料性質下的地表沉降比較。
本文來自 ：COMSOL 博客
展開 土壤的主要物理特性主要包括：土粒大小、顆粒級配、密度、含水量、孔隙率等；土壤的力學特性主要包含兩部分：抗剪強度和彈性變形。
EDEM軟件為用戶提供了專用的土壤模型案例包，該案例包中包含了8種適用于土壤仿真的力學模型，充分考慮了土壤的物理特性和力學特性，這包括3種同時考慮土壤彈塑性變形和含水量的不同參數的EEPA接觸、2種考慮塑性變形的Hysteristic Spring模型、2種考慮土壤粘性的JKR模型以及1中不考慮粘性和可壓縮性的Hertz Mindlin模型，用戶在使用時可按照引導選擇正確的力學模型。
圖3 考慮土壤粘性和可壓縮性的EEPA接觸模型仿真
2、多體動力學方法
虛擬樣機技術是當前設計制造領域的一門新技術，它利用軟件建立機械系統的三維實體模型和力學模型，在各種虛擬環境中真實地模擬系統的運動，分析和評估系統的性能。多體系統動力學是虛擬樣機技術的核心理論，包括多剛體系統動力學和多柔體系統動力學，是研究多體系統運動規律的學科。多體系統一般由若干個柔性和剛性物體相互連接所組成，其結構和連接方式多種多樣，因而動力學方程式一般都是高階非線性方程，特別是多柔體系統的動力學方程是強耦合、強非線性方程，只能通過計算機用數值方法進行求解。
車輛是一個復雜的多體系統，外界載荷的作用更加復雜多變，“人-車-路”三位一體的相互作用使車輛動力學模型的建立、分析、求解始終是一個難題。多體動力學的迅速發展為車輛動力學的研究提供了一個方便快捷的手段。由此，車輛動力學研究的力學模型逐漸由線性模型發展到非線性系統模型；模型的自由度由二自由度發展到數十個自由度，甚至到數百個上千個自由度。
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土壤模型的最新內容
<p>基于LS-DYNA軟件，采用SPH-FEM耦合算法構建剛體彈體侵徹土壤數值模型，其中土壤采用SPH粒子建模，彈體采用FEM網格建模。
理論
第 8 講 土壤
第 9 講 水土流失
第十講 防止水土流失的措施
第 11 講 不同的土壤侵蝕模型
第 12 講 RUSLE 模型概念
第 3 部分：RUSLE 因素。理論
第 13 講 LS FACTOR
第 14 講 C 因素
第 15 講 R 因子
第 16 講 P 因子
第 17 講 K FACTOR
第 4 部分：LS（坡度長度）。
接觸的土壤部分選用Hertz-JKR模型，土壤顆粒模型分為1球、3球、3球，如圖4所示。土槽模型的長寬高分別為4000mm、1200mm、300mm，如圖5所示。
花生品種挑選“豫花22”，隨機挑選1000粒，想對花生進行建模，需要先對實際的花生種子其進行分類、三軸尺寸測量，如表1與表2所示，根據數理統計結果建立花生模型，如圖6所示。
內部和外部土壤模型使用SOLID186二次實體單元。
通過CONTA174/TARGE170接觸對，在外部土壤和吸力樁裙部之間以及內部土壤和吸力樁樁裙部之間定義了非線性摩擦接觸區域。
吸力樁裙板的恒定殼厚定義為ts=20 mm，吸力樁頂部的有效殼厚為tT=180mm。
由于顆粒是三維動態作用的，因此，側向推土效應、車輪或履帶上的土壤堆積以及小丘的垂向表面特征可以很容易地用土壤模型來表示。另外，可以將顆粒壓實一次或多次，以提供各種土壤條件。
MBD 和 DEM 模型的集成
為了同時用單獨的 DEM 土壤模型求解現有的 MBD 車輛模型，需要進行聯合仿真，以允許每個求解器準確地計算車輛與土壤相互作用的動態特性（圖 1）。
我們對四種不同情況下的隧道開挖進行了仿真，以比較上文所述的不同土壤模型，以及研究內聚力對土壤行為的影響。其結果以地表沉降作為標準。
接下來，我們用一個一維繪圖來展示以下結論：內聚力越低，變形越大。需要注意的是，Mohr-Coulomb 模型中的土壤比 Drucker-Prager 模型中的土壤更堅硬。帶有零膨脹角的非關聯準則防止了土壤在壓力下膨脹，因此地表沉降愈發嚴重。
通過設置土壤模型參數、埋地單元設置完成埋地建模。在分析中，自動對埋地管道進行加密，再將土壤約束轉換為力學彈性約束，提高模擬精度。
圖1 AIPIPE埋地管設置彈窗
圖2 AIPIPE埋地管
管道振動分析
新增了管道振動分析的動力學模塊，可以完成管道模態與諧波響應分析。諧波分析對于激勵位置的振動響應捕捉精準，與競品軟件、結構有限元軟件吻合良好。
《土壤水分動態模擬模型及其應用》
《土壤水分動態模擬模型及其應用_12243367.pdf
計算時，考慮土壤的分層和滲流，模型中對各層土壤進行了劃分（即將模型中土壤部分切成若干層，如上圖）。各層土壤參數可參考下表（根據實際取值）。
地下水滲流以及管孔布置如下圖所示，滲流方向與X軸呈30度夾角。
LS DYNA將地震力納入土壤結構模型，只使用土壤結構界面的自由場地面運動, 無邊界域是采用完美匹配層模擬，可以有效的吸收邊界上的反射波。
