滑坡大變形的案例
滑坡的三維大變形有限元模擬
滑坡的三維大變形有限元模擬
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬 ￥70
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術
地震工況下邊坡可能失穩進而出現滑坡現象，為避免模擬滑坡時網格產生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結果展示
圖1：藍色為邊坡；紅色為空氣層
圖2：網格的劃分
圖3：賦予模型初始應力
圖4：土體達到地應力平衡時的應力分布
圖5：土體底部的地震荷載施加區域
圖6：所施加的周期性荷載（地震荷載）
圖7：邊坡因地震荷載產生的位移
圖8：地震波產生的區域
展開 邱運鑫：貴州水城“7.23”大滑坡觀察側記
水城“7.23”大滑坡觀察側記
河北天璞基礎工程公司邱運鑫
2019年發生的“貴州水城“7·23”特大山體滑坡”過去已近2周年，這次重大滑坡事件已逐漸被人們所淡忘。但在我心里則一直是個心結。滑坡規模之大，損失之嚴重都是空前的。該事件也屬于巖土工程專業范圍的關注重點，自然也引起了省內專業人士的嚴重關注。“前事不忘后事之師”，對其進行專業考察研究成為一批專業人士的強烈愿望。當時貴州大學土木工程學院趙瑜院長、省勘院王子紅副總、朱愛軍教授、河北天璞基礎工程公司何樹倫經理和我等人都迫切希望盡快到現場進行考察，并為此專門碰面進行了研究，作了計劃和準備。并一直連續關注，但由于事故場地一直被封鎖控制，非指定人員不能進入而不得不作罷。但是強烈的專業好奇心使我一直耿耿于懷，而且對該滑坡的形成我有一些推想需要證實，一定要找機會到現場考察成了我的未了心愿。
今年5月份我公司在“7.23”大滑坡場地附近剛好有一個工程場地，于是我和張威工程師約定借此機會去“7.23”大滑坡場地一趟。
5月15日我們從貴陽出發，到達工程現場做完現場工作已是下午4點過鐘，“7.23”大滑坡場地距工程場地約20公里。我們和現場金經理一行三人驅車直奔“7.23”大滑坡現場。
展開 滑坡的十八大要素實拍圖解，全部掌握才是真專業！
滑坡的十八大要素（注：這里單指完全發育的正在活動的滑坡，一般野外見到的滑坡不會是十八種要素樣樣具備）
1 滑坡體：滑坡發生后，與穩定坡體脫離而滑動的部分巖土體叫做滑坡體，簡稱滑體。
2 滑坡周界：滑坡體與周圍不動體在平面上的分界線叫做滑坡周界。它圈定了滑坡的范圍，在多個滑坡構成的滑坡區內，它可以是不同滑動塊體的界線。
3 滑坡壁：滑坡體上部與不動體脫離的分界面露在外面的部分，高數米至數十米，特大型滑坡也有高數百米以上者，坡度55°—80°，似壁狀，故稱為滑坡壁。在平面上它多呈圈椅狀（環谷狀、馬蹄狀），巖體滑坡中也有呈直線或折線狀者。其中最上部高陡部分稱為主滑壁，兩側稱為側壁。發生不久尚未坍塌的滑坡壁上常留下清晰的滑動擦痕。
4 滑動面、滑動帶和滑動擦痕：滑坡體滑動時與不動體間形成的分界面并沿其下滑，此分界面稱為滑動面。許多滑坡滑動時在滑動面以上形成一層剪切揉皺結構被破壞的軟弱帶，厚數毫米至數米，稱為滑動帶。滑動擦痕是滑動面上動體與不動體間因相互摩擦而形成的痕跡，它指示滑坡滑動的方向。
5 滑坡床：滑動面以下的不動巖土體稱為滑坡床。
6 滑坡剪出口：滑動面最下端與原地面相交剪出的破裂口叫做滑坡剪出口，簡稱滑坡出口。在滑坡大滑動之前它表現為地面隆起、翹出，或建筑物被剪斷，大滑動之后常被埋入滑坡體之下。
7 滑坡舌與滑坡鼓丘：滑坡體從滑坡剪出口滑出后伸入溝、塹、河道或臺地上形似舌狀的部分稱為滑坡舌。
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滑坡的十八大要素實拍圖解，全部掌握才是真專業！
滑坡的十八大要素（注：這里單指完全發育的正在活動的滑坡，一般野外見到的滑坡不會是十八種要素樣樣具備）
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滑坡體：滑坡發生后，與穩定坡體脫離而滑動的部分巖土體叫做滑坡體，簡稱滑體。
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滑坡周界：滑坡體與周圍不動體在平面上的分界線叫做滑坡周界。它圈定了滑坡的范圍，在多個滑坡構成的滑坡區內，它可以是不同滑動塊體的界線。
3 滑坡壁：滑坡體上部與不動體脫離的分界面露在外面的部分，高數米至數十米，特大型滑坡也有高數百米以上者，坡度55°—80°，似壁狀，故稱為滑坡壁。在平面上它多呈圈椅狀（環谷狀、馬蹄狀），巖體滑坡中也有呈直線或折線狀者。其中最上部高陡部分稱為主滑壁，兩側稱為側壁。發生不久尚未坍塌的滑坡壁上常留下清晰的滑動擦痕。
4 滑動面、滑動帶和滑動擦痕：滑坡體滑動時與不動體間形成的分界面并沿其下滑，此分界面稱為滑動面。許多滑坡滑動時在滑動面以上形成一層剪切揉皺結構被破壞的軟弱帶，厚數毫米至數米，稱為滑動帶。滑動擦痕是滑動面上動體與不動體間因相互摩擦而形成的痕跡，它指示滑坡滑動的方向。
5 滑坡床：滑動面以下的不動巖土體稱為滑坡床。
6 滑坡剪出口：滑動面最下端與原地面相交剪出的破裂口叫做滑坡剪出口，簡稱滑坡出口。在滑坡大滑動之前它表現為地面隆起、翹出，或建筑物被剪斷，大滑動之后常被埋入滑坡體之下。
展開 CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性
對同一個模型來講，通常，拉格朗日建模方式計算更加準確，計算效率更高，因為所有的幾何體都采用拉格朗日單元類型，而CEL建模方式的計算更加耗時，且產生的文件更大，一個直接的原因是流體或大變形幾何體是歐拉體模型，采用歐拉單元建模，而歐拉單元的數量要明顯多于相應的拉格朗日模型的單元數量。
但是，如果模型要經歷極大變形，那么這兩種建模方式的優劣就要好好評價一下了。在大變形分析中，拉格朗日模型容易發生網格畸變，網格畸變區的計算結果準確性將會大打折扣，產生不可信的結果甚至計算中斷得不到結果；而CEL模型在犧牲一定的幾何模型精度和結果準確性的前提下，計算會非常穩定，網格不會發生畸變，相較于拉格朗日的網格畸變區反而會得到更加合理的計算結果。所以，在選擇建模分析方式時，尤其是大變形分析，兩種方法孰優孰劣，需要結合一定的經驗和以往案例，選擇折中處理或者兩種都用以綜合衡量。
本篇案例是一個鉚接案例，如下面的示意圖所示。 ? 具體的模型長下面這樣：左邊是中央截面圖，右面是實物圖，上下兩部分是沖模，張揚帶孔圓盤是固定模板，上下兩部分沖模同時施力以使鉚釘達到最終的變形。 ? 這個過程很明顯是一個極限大變形過程，我們可能關心這個過程中的三個問題：
1、 鉚釘在成型過程中的變形是否適當？
2、 成型后，鉚釘是否有足夠的力量保持材料的連接？
3、 成型過程工具的壓力是否足夠？
那么這三個關心的問題我們可以考察分析鉚釘的變形位移、成型后的等效塑性變形和成型過程中的沖模受力等變量，去評估我們關心的問題從而做出一些結論或改進。 本案例不再進行step by step的演示，各位小伙伴可以自行練習。下面來具體看一下分析模型和相關結果。 ?
左邊是拉格朗日建模，右邊是CEL建模。兩種建模方式中，接觸全部采用無摩擦通用接觸。
展開 基于大變形的魚竿彎曲變形仿真對比 ￥5
對于大撓度的細長結構，更新其剛度非常重要，否則結果可能不準確。這一效應通過本次模擬得以捕捉
觀察魚竿的彎曲情況，并將更新結構剛度前后的結果進行比較
這個例子說明了釣魚竿的彎曲情況，重要的是要考慮到結構的大撓度
釣竿是典型的大撓度示例。回顧一下這個釣竿的模擬，并嘗試解釋為什么避免使用大撓度會對結果產生影響
ANSYS Workbench——大變形和塑性變形
大變形.pdf
金屬塑性.pdf
基于大變形的驅動軸扭轉變形仿真對比 ￥5
本文比較了驅動軸在扭轉下的兩種模擬，并強調了將大撓度納入模擬以考慮實際行為的重要性。
本文比較了兩種驅動軸在扭轉作用下的模擬，一種是大撓度開啟，另一種是無大撓度開啟。仿真強調了大撓度的思想和重要性。
?
ANSYS Workbench——大變形和塑性變形
[forum.simwe.com]金屬塑性.pdf
[forum.simwe.com]大變形.pdf
【免費】workbench中橡膠壓縮變形分析-自適應網格+大變形
workbench中橡膠壓縮變形分析
橡膠壓縮是密封圈當中經常遇到的一種現象，但是仿真分析對于橡膠壓縮有很難收斂的現象，本實例通過兩個簡單模擬（公眾號: CAE_ANSYS）
方法說明橡膠壓縮的過程和方法，通過本實例可以了解到以下知識
1.自適應網格的應用方法
2.橡膠材料參數的設置
3.非線性接觸的設置
5.模型建立方法
模型
建立分析模型，如圖所示，本實例以一個簡單模型為例
2.初始網格隨意劃分
3設置自適應網格，采用mesh方法，計算過程自動加密網格，需要注意的是，必須打開大變形，單元必須去除中間節點
4邊界條件采用，向下強制位移的方法
5提取結果（公眾號: CAE_ANSYS）
可以看到網格發生了重新劃分，網格由三角形劃分成了4變形
另一個模型是模擬橡膠壓縮的過程，上下兩個剛性體擠壓中間的橡膠，結果顯示中間橡膠發生大變形
本實例需要注意的是，橡膠材料的設置，不需要設置彈性模量，還有就是接觸的設置，需要選擇相應的線體為接觸面，最好將模型分割，最后獲取相應的結果。
以下模型為兩個模型的計算原始文件，供大家免費參考
（公眾號: CAE_ANSYS）
供大家免費參考，版本為ansys17.2
rubber.zip
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暨大《Scripta》：大塑性變形金屬玻璃實現優異析氫催化性能！
劇烈的塑性變形使樣品的能態增加了約21.7J/g而不引起結晶。在0.5 M H2SO4和1.0 M KOH 條件下，HPT處理的Pd40Cu30Ni10P20MG在10 mA/cm2處的過電位分別為76mV和209mV，遠小于那些在相同條件下未經HPT的熔紡Pd40Cu30Ni10P20MG的電位(分別為179 mV和379mV)。改進的HER性能應主要歸因于通過嚴重的塑性變形顯著增加非晶基體中流動單元的密度。Pd40Cu30Ni10P20金屬玻璃(MG)上的高壓扭轉(HPT)產生的劇烈塑性變形將在非晶基體上產生更多的流動單元，并顯著提高酸性和堿性介質中的電催化析氫反應(HER)性能。本文為金屬玻璃(MGs)催化劑的設計提出了指導性建議，對未來氫能源的開發利用產生有益影響。
展開 橡膠=汽車半條命：淺談ABAQUS橡膠大變形仿真5大注意事項
通常在進行初始網格劃分時．需特別注意大變形區的網格形態，開始盡量采用粗網格劃分。以降低分析的復雜程度。然后根據問題的類型和分析結果進行網格重劃分，盡可能使網格發生大變形后仍具有良好的單元幾何形態。
圖4、不同網格尺寸對大變形仿真的影響（左1mm/中2mm/右3mm）
2：網格階次的選擇
在大變形的仿真計算中，建議優先選用線性單元，一階單元較二階單元能更好地模擬橡膠的扭曲大變形，不易發生單元畸變。
圖5、不同網格屬性對大變形仿真的影響（左：二階單元 /右一階單元）
此外還應設置盡可能小的時間步長，以保證求解結果的精度和可靠性。并對結果作仔細檢查，以確定原始測試數據是否涵蓋了模型的變形模式和最大應變。以上均為常規手段，對于一些較為復雜的模型仍不能做到較好的收斂。那么針對一些復雜模型，就用應用一些非正常手段——網格重繪技術。
網格重繪技術不是ABAQUS軟件中的網格自適應技術，其利用Map Solution命令將計算結果映射到一個新的網格文件上，然后針對新的網格文件進行二次計算，其計算流程可總結為下圖所示
圖6、Map Solution命令一般計算流程
由于在第二段加載時雖然使用了MAP語句將第一段加載的計算結果映射進來，但是由于前后兩次的網格文件并不能做到完全一致，所以在分段計算的結果與整體一次性計算的結果略有偏差，這個在剛度曲線中就可以明顯的看出，前20mm的加載時，模型文件一致。所以剛度數據呈現出一致性，但是由于在20mm后引入重繪網格后，剛度計算值較一次性完整加載偏大。但是由于在第二段計算時進行了網格重繪，獲取了質量較高的網格文件，所以其可壓縮至40.76mm(模型原高度為50mm)。
展開 考慮GND的大變形冷軋模擬
推薦這個文章的的主要理由是該文章嘗試建立真實的三維雙相的冷軋模型，同時考慮了GND的引入，這種通常數值實現難度較大。作者提供的GND計算方式可以作為顯式GND計算的一個高效的引入方式：
使用作者提供的理論模型，構建相同的數值模型，模擬包含500個晶粒的316L模型，測試顯式GND引入的計算效率。
初始的計算模型如下所示：
軋制模型：
變形量為20%，整體包含500個晶粒，使用10萬C3D8R單元，整體計算時間為：34小時48分
變形后的結果如下圖所示
等效應力分布：
等效塑性應變分布：
幾何必須位錯密度分布：
統計儲存位錯密度分布：
可以看到和作者類似 的模擬趨勢，即GND分布于晶界相關，SSD分布主要是板材邊緣位置，同時SSD顯著高于GND是。
mp.weixin.qq.com/s/SHTZlugw2iBEqJ-6-jLc6g
展開 Abaqus模擬橡膠大變形
本文利用Abaqus模擬大變形的橡膠，具體步驟如下。
1、在Abaqus/CAE Sketch模塊中作出模型草圖，如圖1所示，然后在Part模塊中分別建立Push、Rubber、Base三個部件。其中Push為解析剛體，Base為離散剛體。
圖1 草圖
2、在Property模塊中定義橡膠的屬性，采用Mooney-Rivlin模型，參數如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數設置
3、裝配，定義分析步，采用默認的場輸出和歷史輸出。為了保證剛開始能夠較容易收斂，設置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
圖3 分析步定義
4、定義接觸對：Push下表面和橡膠表面，Base上表面和橡膠表面。接觸屬性定義和接觸對定義如下：
圖4 接觸屬性
圖5 接觸對定義
5、定義載荷邊界條件。約束Push的1、6自由度，在分析步中2自由度方向給定-19的位移；約束Base的全部自由度。
6、橡膠采用CPS4R單元，離散剛體采用R2D2單元。
圖6 網格劃分
7、提交計算。
8、后處理
位移云圖如圖7 所示
圖7 位移云圖
圖8 偽應變能（ALLAE）
圖9 彈性應變能（ALLSE）
圖10 偽應變能與彈性應變能比值
圖10 表明，在增量步剛開始，比值瞬間到達15.7%，這是一個兩個微量相除的結果，可以忽略。在隨后的時間里，耗散的偽應變能占的比例逐漸下降到0.2%左右，并且能夠一直維持這個值，遠小于5%的預期值，說明沙漏現象得到了有效的控制。
來源：有限元在線
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