黏彈性邊界
關注創(chuàng)建者：XiaoM 創(chuàng)建時間：2020-06-19
黏彈性邊界的視頻教程
ABAQUS二次開發(fā) 三維多層土黏彈性邊界+地震動輸入Python腳本
地震動輸入前，需要設置黏彈性人工邊界，以實現(xiàn)基地的彈性恢復能力。在ABAQUS中，黏彈性人工邊界需要在邊界節(jié)點設置并聯(lián)彈簧阻尼器，手動實現(xiàn)工作量大，可以借助Python程序依次讀取節(jié)點并設置彈簧阻尼器。該程序考慮了不同土層地震波傳播速度及波在土層分界面反射、透射問題，實現(xiàn)三維六層圖以內(nèi)的三向地震動入射。
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黏彈性邊界的實例教程
進行地震靜動力耦合計算時，如果采用黏彈性邊界作為動力邊界條件，則會面臨靜動力邊界轉(zhuǎn)化的問題。而靜動力邊界條件與地應力平衡橫容易混淆，地應力平衡應該包含在該過程中，許多文獻描述很模糊。新論文：《靜動力邊界轉(zhuǎn)換及其合理性驗證方法的研究》給出了在進行地震靜動力耦合計算時，靜力邊界條件（固定邊界）向動力邊界條件（黏彈性邊界）轉(zhuǎn)換的詳細步驟及檢驗方法。論文鏈接：https://doi.org/10.11939/jass.20220136
標簽：粘彈性邊界 黏彈性邊界 等效節(jié)點力 靜動力耦合模擬 靜動力邊界條件轉(zhuǎn)換 黏彈性邊界 疊加原理 地震反應 ABAQUS
展開 一、前言
粘彈性動力邊界是工程仿真中比較常用，效果也不錯的局部時域人工動力邊界條件，目前已經(jīng)在ANASYS、ABAQUS和Fssicas等通用有限元軟件中有了較為通用的使用方法，但是在COMSOL這款以多物理場和PDE建模為特色的通用軟件中卻比較少見。因此本帖展示的是本人在COMSOL有限元平臺實現(xiàn)的粘彈性邊界的施加以及地震動輸入的介紹。
本貼采用的驗證算例引用于文獻《黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現(xiàn)及地震動輸入方法的比較研究》-巖土力學與工程學報-馬笙杰等。
下面是建模介紹和模擬結(jié)果與文獻結(jié)果的對比驗證。
二、模型建立
通過場外垂直入射sv波算例來驗證黏彈性邊界設置和地震動輸入的準確性。在二維無限彈性空間中截取長50m，高50m的有限元區(qū)域作為計算區(qū)域，設置模型的頂部中點和底部中點作為監(jiān)測點，如圖1所示，模型材料參數(shù)如下：密度為2000kg/m^3,彈性模量：2e8[Pa],泊松比0.25，剪切波速為200m/s，采用四邊形網(wǎng)格單元，網(wǎng)格尺寸為0.5m×0.5m，在模型底部垂直輸入sv波，波形和速度圖像如圖2、3所示。持續(xù)時間為0.2s，計算時長為1s，計算時間步為0.001s，瞬態(tài)隱式求解，時間進步方法為向后差分。
圖1 二維土體計算模型
圖2 入射波位移時程曲線圖
圖3 入射波速度時程曲線圖
計算結(jié)果如圖4、5所示，入射波在經(jīng)過0.25s之后到達自由表面與反射波疊加，變成入射波位移的2倍，0.4s之后自由地表停止振動（圖中藍色部分為數(shù)值震蕩），說明入射波在底部黏彈性邊界處被吸收，沒有二次反射。
展開 等效節(jié)點力的計算在粘彈性邊界的地震動輸入中至關重要，公式的最終表達式很多論文中都有，但是對于初學者來說，直接使用可能會有些吃力。筆者在前不久發(fā)表的論文中對其進行了細致的推導，現(xiàn)在正式版（印刷版）已經(jīng)刊出，正式版參考文獻鏈接如下，直接點擊文章標題即可：
黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現(xiàn)及地震動輸入方法的比較研究
DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2019.1068
這里將正式版文獻中，正確完整的粘彈性邊界等效節(jié)點力公式推導放在下面以供大家參考（公式5-24），希望能及時地給大家?guī)硪恍椭嘈糯蠹夷艹晒崿F(xiàn)粘彈性邊界的地震動輸入。
展開 為了模擬無限地基介質(zhì)對近場區(qū)域的影響，在邊界結(jié)點每個 方向施加一個一端固定的單向彈簧——阻尼元件。以黏性阻尼吸能作用和彈簧剛性恢復作用模擬無限介質(zhì)對近場的影響。并在節(jié)點輸入等效節(jié)點荷載來實現(xiàn)地震動的輸入。其施加效率非常高，對于幾十萬節(jié)點也就是幾分鐘的事情。模擬結(jié)果與參考文獻（見附件）描述一致，見下圖。
基于黏彈性邊界的拱壩地震反應分析方法.pdf
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黏彈性邊界的最新內(nèi)容
本貼采用的驗證算例引用于文獻《黏彈性人工邊界在ABAQUS中的實現(xiàn)及地震動輸入方法的比較研究》-巖土力學與工程學報-馬笙杰等。
下面是建模介紹和模擬結(jié)果與文獻結(jié)果的對比驗證。
二、模型建立
通過場外垂直入射sv波算例來驗證黏彈性邊界設置和地震動輸入的準確性。
為什么使用黏彈性分析仿真(VE)?
塑料高分子具有部分黏性與部分彈性的特質(zhì)，并且黏彈性的效應在不同的溫度與剪切變形下黏彈性質(zhì)均不同。如果僅使用一般流體及彈性模型，要正確地描述黏彈及相關性質(zhì)在成型過程中的變化與行為是非常困難的。為了讓材料性質(zhì)對產(chǎn)品的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的影響更逼近真實，設計者需要有專業(yè)的CAE分析工具來預測流動行為及材料變化。Moldex3D 黏彈分析(VE)模塊協(xié)助用戶更方便的觀察模穴中塑料產(chǎn)生的變化
本教程深入講解了粘彈性邊界理論及地震動轉(zhuǎn)換為等效節(jié)點力的理論基礎，并通過實際編程演示，詳細展示了如何在ABAQUS軟件中實現(xiàn)粘彈性邊界和節(jié)點力地震動的輸入。
針對均質(zhì)土體，教程介紹了使用MATLAB軟件計算彈簧、阻尼文件及等效節(jié)點力文件的全過程，并在ABAQUS中構(gòu)建模型。通過添加關鍵字的方式將這些文件整合至模型中，再次導入ABAQUS進行地震響應計算。針對多層土體，教程基于波動理論和斯奈爾定律
程序適用于二維多土層粘彈性邊界和地震波等效節(jié)點力的加載；可以實現(xiàn)P波和SV波的斜入射。程序用MATLAB編寫
注意:本程序用MATLAB編寫；本程序僅限于模型網(wǎng)格是規(guī)則的，請參考圖片；由于本物品并非實體，因此賣出概不退換，因此購買前請詢問清楚。
編輯
黏彈性分析簡介
Moldex3D黏彈性分析模塊能協(xié)助顯示塑料的黏彈性機制。因此，能顯示充填／保壓及冷卻階段時的流動殘留應力。
此外，在仿真翹曲、退火及光學制程時也能考慮黏彈性的影響，使結(jié)果預測更合理也更精確。
Moldex3D黏彈性分析模塊功能導覽
在拉伸松弛實驗中，典型塑料最常觀察到的行為如下圖所示。在溫度低時，彈性模數(shù)高，塑料是硬而脆的（玻璃區(qū)域，區(qū)域1）。隨著溫度升高，塑料在玻璃轉(zhuǎn)變溫度時表現(xiàn)得像彈性皮革
abaqus粘彈性邊界文件
論文鏈接：https://doi.org/10.11939/jass.20220136
標簽：粘彈性邊界 黏彈性邊界 等效節(jié)點力 靜動力耦合模擬 靜動力邊界條件轉(zhuǎn)換 黏彈性邊界 疊加原理 地震反應 ABAQUS
記者勿擾，接受不了高付費的勿擾，請慎重考慮好再聯(lián)系我，
現(xiàn)出復合材料固化過程仿真 黏彈性子程序 ，本人從事復合材料固化過程、強度校核仿真數(shù)年，現(xiàn)已脫離此行業(yè)，有需要UMAT、UMATHT、UEXPAN、VUMAT等相關程序可以聯(lián)系我。
QQ：860536174
