三軸壓縮
關注創建者：只身候一人 創建時間：2020-01-06
三軸壓縮的視頻教程
基于LS-DYNA的單三軸壓縮與SHPB模擬教學
關于LS-DYNA進行三軸實驗，SHPB，爆破裂紋擴展模擬等相關問題，歡迎付費答疑或咨詢，如不能解答問題則不收費(暫不接代做)
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ABAQUS材料模型-劍橋粘土本構
課程包括以下內容： 一、視頻內容介紹 二、土的測試方法（側限固結壓縮試驗、土的三軸壓縮剪切試驗） 三、理論知識（劍橋粘土本構：塑性行為、彈性行為） 四、材料參數擬合（臨界狀態參數、硬化參數） 五、仿真案例（材料參數設置、固結土和超固結土的三軸排水仿真）
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三軸壓縮的實例教程
三軸壓縮試驗適用于測定黏性土和砂性土的總抗剪強度參數和有效抗剪強度參數。
2. 試驗方法
室內測定抗剪強度的方法一般有直接剪切試驗、無側限抗壓強度試驗和三軸壓縮試驗。無側限抗壓強度實驗是三軸壓縮實驗中的一種特殊情況。三軸壓縮試驗與直接剪切試驗相比具有以下優點：能控制試樣排水條件，受力狀態明確，可以控制大小主應力，剪切面不固定，能準確地測定土的孔隙壓力及體積變化，由于具有這些優點，三軸壓縮試驗得到廣泛發展以后，使抗剪強度的研究工作也獲得了很大的進展。然而，三軸壓縮試驗也存在一定的缺點：主應力方向固定不變，試驗在軸對稱情況下進行，這些與工程實際情況有所不同。三軸剪切儀按試樣不同分為巖石三軸剪切儀和土的三軸剪切儀，土的三軸剪切儀按加荷方式不同又分為動三軸儀和靜三軸儀，靜三軸剪切儀又分為應力控制式和應變控制式兩種。
展開 LS-DYNA單三軸壓縮模擬，SHPB沖擊模擬，臺階爆破模擬，多孔爆破模擬，地應力下裂紋擴展模擬，可交流解答問題或出售相關k文件。以下為一些做過的案例效果圖。 如需購買k文件或咨詢相關案例請聯系qq：872335684
三軸壓縮實驗模擬
SHPB沖擊模擬
單孔爆破裂紋擴展模擬
多孔爆破裂紋擴展模擬
地應力作用下爆破裂紋擴展模擬
臺階爆破模擬
以下是Dafalias&Manzari（2004）論文中通過Sanisand模型對不同密實度、圍壓的土體在排水三軸壓縮試驗、不排水三軸壓縮試驗以及循環三軸試驗的模擬結果（左）。同時我將模型編入matlab實現了論文上的模擬結果。我的matlab程序的模擬結果也放在下面作為對比（右）。付費內容是我編寫的Sanisand邊界面模型matlab程序，umat程序以及參考文獻，需要的同學可以購買（可以私戳我通過ZFB購買，可優惠20%）。
圖1.不排水三軸壓縮實驗密砂實驗與模擬結果對比
圖2.不排水三軸壓縮實驗中密砂實驗與模擬結果對比
圖3.高圍壓下排水三軸壓縮實驗實驗與模擬結果對比
圖4.低圍壓下排水三軸壓縮實驗實驗與模擬結果對比
圖5.循環不排水三軸壓縮實驗實驗與模擬結果對比
展開 以下是不同版本的亞塑性模型對排水三軸壓縮試驗、不排水三軸壓縮試驗以及循環三軸試驗的模擬結果展示。左側是論文中的實驗及模擬結果，右側是我利用編寫的matlab程序得到的模擬結果作為對比。付費內容是我編寫的亞塑性模型matlab程序，umat程序以及參考文獻，上述各版本的亞塑性模型均有。需要的同學可以購買（可以私戳我通過ZFB購買，可優惠20%）。
圖1.Wu-Bauer亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果（密砂）
圖2. Wu-Bauer亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果（松砂）
圖3. Wu-Bauer亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果（松砂）
圖4. 粒間應變張量亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果
展開 引言
靜態液化的本質是土的剪切強度突然失去，盡管現代靜態液化分析使用了先進的數值模型【靜態液化模擬(Static Liquefaction)；液化模擬(Liquefaction Modeling)】，但由于我們已經初步掌握了土體的物理力學性質，因此可以使用試驗室三軸壓縮數據和現場CPT測試數據快速進行靜態液化的驗證和評估。本文簡要討論了使用非排干脆性指數評估靜態液化(undrained brittleness index)。
2. 非排干脆性指數
非排干脆性指數IB是Bishop(1971)提出的一個概念，用來評價土的靜態液化。IB=土的屈服強度(峰值強度)減去土的液化強度(殘余強度)，然后再除以土的屈服強度，如下式表示。
IB的值域范圍是[0,1]，IB=1意味著土呈現出非常高的脆性，強度完全失去，而IB=0意味著土在應變過程中沒有失去強度。
3 靜三軸壓縮試驗驗證
靜三軸壓縮試驗與【Duncan-Chang雙曲線模型的材料參數(Hyperbolic Material Model)】中描述的試樣相同，取自1#尾粉土，圍壓Sigma3分別為100kPa, 200kPa, 300kPa和400kPa。從圖中可以看出，沒有明顯的應變軟化趨勢，IB的值趨于0，因而可以推斷出尾粉土的靜態液化可能性不大。
一些研究者也提出了更精細的關系式來計算IB，例如：
4 CPT驗證
一些研究者使用CPT的錐頭貫入阻力估算IB，例如下式：
根據24個鉆孔的統計數據顯示，qc的最大值為6.54MPa，最小值為2.42MPa, 平均值為4.32MPa，如果按照平均值估算，IB值的范圍在0.59~0.71之間，這顯示出尾粉土有一定的靜態液化趨勢。
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不同OCR的不排水（上）及排水（下）三軸壓縮試驗模擬
圖3. 部分程序代碼展示
4 模型驗證
4.1 算例簡介
為驗證編寫的UMAT子程序的準確性和可靠性，在ABAQUS上使用UMAT子程序對三軸壓縮試驗模型進行數值模擬，并與室內三軸試驗結果進行對比。數值模型為直徑39.1 mm、高80 mm的標準三軸試樣。
3 靜三軸壓縮試驗驗證
靜三軸壓縮試驗與【Duncan-Chang雙曲線模型的材料參數(Hyperbolic Material Model)】中描述的試樣相同，取自1#尾粉土，圍壓Sigma3分別為100kPa, 200kPa, 300kPa和400kPa。從圖中可以看出，沒有明顯的應變軟化趨勢，IB的值趨于0，因而可以推斷出尾粉土的靜態液化可能性不大。
可進行的單元試驗包括：三軸壓縮（雙軸壓縮），三維單剪（二維單剪）。我寫過一些關于周期性邊界下的單元試驗的帖子，可以參考：三軸壓縮、雙軸壓縮
3. 對Brick單元預壓
預壓的目的在于使得初始試樣均勻地壓實到制定的孔隙比，我們可以通過調節預壓時的摩擦系數來得到我們想要的孔隙比試樣。可以看到下圖，力鏈還是比較均勻的。
本文基于泥巖的三軸壓縮試驗曲線，建立考慮應變軟化特性的泥巖彈塑性本構模型，使用Abaqus及其子程序對泥巖的三軸壓縮試驗進行了數值模擬。泥巖在受壓過程中主要經過了5個階段，即壓密階段、彈性變 形、應變硬化、應變軟化、殘余階段。泥巖應變軟化模型如下所示。
式中，ξ為強度參數，ξp為峰值強度參數，ξr為殘余階段強度參數，η為應變軟化參數，η*為殘余階段的應變軟化參數初始值。
采用ls-dyna數值模擬軟件，對于巖石試件進行單軸及三軸壓縮試驗模擬，提供K文件及講解服務。案例為單軸壓縮，三軸試驗可以進行講解。
本文，將基于PFC6.0模擬低應力水平的三軸壓縮，并復現了Ciantia[1]關于楓丹白露砂的參數研究，其中主要的難點在于編寫周期性邊界的應力伺服程序（參考了Help文件），試樣內孔隙比、配位數、顆粒級配、應力的測量。
研究結論：
1、基于三軸壓縮巖石力學實驗分析可知，蘆草溝組含油頁巖在軸向載荷未達到峰值強度時，試樣主要呈現為彈性變形，峰值強度后，應力隨應變迅即跌落，其變形破壞呈現出顯著的脆性特征; 且層理、微裂縫等結構面發育以及低圍壓條件都將加劇巖石破壞的碎裂程度。具備壓裂改造形成復雜縫網的內在地質力學條件。
Mohr-Coulomb和廣義Hoek-Brown模型依據的是彈-純塑性方法，只適合于低質量(Poor quality)的巖體，參看【巖石三軸壓縮模擬試驗(Triaxial Compression Simulation Test)】，而對于高質量(Good quality)的巖體，呈現出明顯的應變軟化狀態。
圖1.Wu-Bauer亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果（密砂）
圖2. Wu-Bauer亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果（松砂）
圖3. Wu-Bauer亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果（松砂）
圖4. 粒間應變張量亞塑性模型對排水三軸壓縮實驗模擬結果
