非飽和
關注創建者：姚萬春 創建時間：2021-03-21
非飽和的視頻教程
abaqus非穩態非飽和滲流教程
本教程包括以下章節： 穩態飽和滲流 非穩態非飽和滲流效果展示 非穩態飽和滲流及其【數值震蕩】 【Forchheimer定律】講解 穩態非飽和滲流 非穩態非飽和滲流（涉及參數調整） 各項異性滲流（石油領域用的多） 課程結束，謝謝大家觀看。 歡迎溝通交流
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土體非飽和滲流在ABAQUS中的實現
介紹了： 飽和滲流和非飽和滲流的區別 ABAQUS流體的幾類邊界條件 土體非飽和參數的輸入方法 基質吸力~飽和度關系曲線的意義 滲透系數~飽和度關系曲線的意義 流體入滲邊界條件的施加 孔隙水壓力邊界條件的施加 浸潤線的顯示
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非飽和的實例教程
GeoStudio工程應用實例之99 飽和非飽和分析（中仿視頻操作和中文PPT說明文件）
資料來源：
中仿科技
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簡體中文
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飽和非飽和分析 這例子表明，SIGMA/ W可以用來做飽和和不飽和條件耦合分析，表面負荷，濕潤和干燥條件條件下的計算分析。
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http://www.cntech.com.cn/down/h000/h03/1251967343d3828.html
展開 非飽和滲流微分方程的基本形式
在引入非飽和方程前，我們首先來看一下非常簡單的飽和滲流方程（達西定律）：
（水頭與壓力的關系為，Z為高程）
不必多說，這個簡單的微分方程就描述了：在重力存在的情況下，水會從水頭高處流向水頭低處這一自然現象，滲透系數K與多孔材料的性質相關。
此方程是線性方程，因為K的值與H無關，是一個常量。
但是在多孔介質中，由于水表面張力的存在，自然會產生水壓力為負壓的非飽和區域。負壓區域的水并未充滿整個介質空間，飽和度Se≤1，滲透系數會隨飽和度的減小而減小，于是非飽和滲流方程表示非線性的以下形式：
方程因此變為非線性，因為K的值與H(p)有關，而非常量。
滲流場的求解
單位時間單位體積內流體質量守恒（j代表流體速度）
對于求解穩態流場，我們可以用有限元法，將邊界條件和上述控制方程代入即可迭代求解（非飽和滲流方程因非線性存在需要多次迭代）。
但是對于求解瞬態問題，多了一個時間變量t，因此只有上面這個速度方程是不夠的（多一個變量多一個方程），因為流體是存在一定的壓縮性的，某一時刻某單位體積內質量的變化量，等于流進流出質量的差值，于是對于瞬態問題還有以下質量守恒方程（不考慮物理化學反應生成）。
其中θ表示水體積分數，ρ為水密度，u是速度場。方程左邊兩項分別表示：單位時間單位體積內水質量（密度與體積分數乘積）變化，等于流進流出質量之差。
展開 這是一個更正
在書上關于非飽和土邊坡降雨入滲的算例中，滲透系數與飽和度之間的關系是根據圖1中的兩個經驗公式得到的。這兩個公式取自文獻1，參數也取文獻1中的建議值。對一基質壓力，分別計算出對應的飽和度和滲透折減系數，然后在abaqus中將滲流折減系數和飽和度相關聯。注意到這兩個公式實際上與孔壓的單位有關。參照文獻2，猜測應該用Pa。書里面的數據應該是錯的，深表歉意。
圖1
算例的說明
（1）基質吸力的初始分布
在之前的算例中，初始孔隙水壓力隨高度線性分布，在水位以上越高，孔壓越小（負值）。實際上基質吸力不會那么大。本例中參考文獻1（圖2），認為孔壓最小為-60kPa，即水位以上孔壓從0變化到-60之后不再變化。為便于設置，建模時將相應區域分割開（圖3）.
圖2
圖3
（2）非飽和材料的參數設置
非飽和土需要設置sorption選項，給定孔壓和飽和度之間的關系（圖4），ABAQUS會根據這個關系確定初始的孔隙比。另外在Permeability中通過子選項設定折減系數與飽和度之間的關系。
圖4
（3）初始應力的外部導入
先將材料設為彈性，設置一個soil分析步，選為穩態分析，設置所需要的孔壓分布邊界條件（地下水位在坡腳），通過gravity施加重力荷載，計算得到初始應力分布。
將cae文件另存為一個，改變材料，將第一個分析步replace為geostatic分析步，在load模塊中指定初始應力來源為外部數據庫（圖5，下載cae文件后需按實際情況修改）。如果geostatic分析步不易平衡，可嘗試將步長由固定變更為自動。
圖5
（4）降雨入滲的邊界條件
這里通過指定流量模擬降雨。
展開 VADOSE/W軟件是一款分析外界環境中的水體通過地面和地下的非飽和土區域進入地下水體的有限元軟件。它可以對各種環境狀況和地下水滲流相結合的問題進行分析。比如，用戶可以使用VADOSE/W軟件對由于下雨而引起的地下水滲流問題進行簡單的分析，也可以建立一種考慮了雪的融化、植物根部的蒸發、表面蒸發、流走、積聚、氣體擴散等多種因素影響的非常復雜的模型來進行分析。
對非飽和土力學性能的理解對于，分析邊坡穩定性、設計礦床或城市垃圾廢棄物設施的覆蓋土層、農業或灌溉項目中的地下水滲流等問題的研究都是非常重要的。地表的環境狀況，如滲流、蒸發、蒸騰等對非飽和區域和滲流區域內的土體性質有很大影響，這已經日益引起人們的關注和認識。
事實上，“非飽和土力學行為受地表水流狀況的影響，遠大于受非飽和土區域厚度的影響。”因此，如何確定環境狀況對非飽和土區域的影響，就需要用VADOSE/W軟件來進行建模分析了。
VADOSE/W軟件可以應用于巖土工程、采礦、水文地質學、工業和民用工程項目的設計和分析中。
VADOSE/W軟件的特點：
? 基于覆蓋土層厚度和土質特性參數的面層單元網格。
? 復雜土層覆蓋的地質巖層建模分析。
? 在求解時使用自適應時間步長來保證計算的收斂和每個天然氣象數據的邊界條件。
? 基于粒徑信息和基本參數，估計土體的特性參數。
? 使用隨時更新的全球氣象數據庫資料或加入某一特定區域的氣象數據。
? 可以指定總太陽輻射或潛在水汽蒸發作為氣象數據，或讓VADOSE/W軟件自己估計能量成分。
? 提供與DXF、WMF、EMF或BMP格式文件的接口，并可以將計算結果以這些文件格式輸出。
? 計算邊界面上的流量：對滲流區域進行建模分析的關鍵問題是預測準確的面邊界條件。
展開 因而，研究非飽和土的流-固耦合問題具有重大理論和實際意義。
施工過程對環境的影響
一般地鐵車站工程具有開挖跨度大、臨時支護和工法轉換頻繁、時空效應顯著、地質條件復雜、邊界環境條件限制嚴格、施工難度和風險極大等特點。地鐵車站建設中的工程問題具有材料非線性、幾何非線性、邊界非線性、時空效應等特點。
以地鐵車站作為工程背景，研究地鐵車站施工過程中支護結構、圍巖和近鄰重要環境對象（橋基、管線、建筑物等）的力學響應和安全控制，為地鐵車站的動態設計和動態施工管理提供理論依據和指導，為施工安全提供技術保障和科學決策。
邊坡穩定的剪切帶計算
應變局部化現象在巖土工程中大量存在，最為典型的就是土體失穩時形成的剪切帶。
剪切帶形成的研究對于評價土工結構物的安全性和穩定性等問題具有重 要意義。剪切帶現象的本質是材料的不穩定性，材料不穩定研究中的一個十分重要的問題是多尺度和標度律的問題。在材料發生不穩定性時，不同的物理過程，不同的微－細觀結構，在某個時間尺度內，將以其特有的動力學行為，在某個特征尺度上表現自己，它對計算力學構成了嚴重的挑戰。
降雨入滲條件下非飽和土邊坡分析
地球表面很大一部分處于干旱或半干旱地帶。因此，工程中遇到的土大多數都處于非飽和狀態，濕陷性黃土、膨脹土、熱帶殘積土和人工填土等都是典型的非飽和土。
非飽和土是固－液－氣三相復合介質，其物理性質較復雜。降雨入滲是一種典型的非飽和流固耦合現象，需要研究雨水入滲的瞬態滲流場、土坡變形以及各種邊界條件的影響。分析非飽和流固耦合過程要考慮多因素控制方程，并求出各種邊值問題的解。探討滲流－變形耦合場來研究降雨入滲滑坡，是目前環境地質災害和巖土工程需要展開的工作。
節理材料的邊坡穩定性分析
巖石是一種非常復雜的材料。
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非飽和的相關專題、標簽、搜索
非飽和的最新內容
實際工程中，邊坡一般為非飽和土體邊坡。基于非飽和土土力學理論，降雨影響邊坡穩定性及誘發邊坡失穩的機理主要有以下四個方面[5]：
（1）雨水入滲引起基質吸力降低。非飽和土內的吸力會因外界入滲和蒸發的作用而重新分布。降雨入滲使邊坡非飽和帶土體的吸力降低，產生暫態飽和，土體達到塑性狀態，有效凝聚力和有效內摩擦角大幅下降。
(損耗，力，阻抗等…)
? 多物理場 (磁熱耦合，電磁‐結構結構，振動噪聲)
? 系統級模型 (ECE 降階模型和隨頻率變化的ROM模型)
Ansys提供一個可以對所有主要物理現象進行模擬的仿真平臺
Ansys機電組件和系統解決方案
Ansys的主要優勢
Ansys在電力變壓器仿真方面的具體優勢
? 強大的靜態和瞬態求解器，可解決集膚效應、非線性飽和問題
[7] 劉勇.基于改進極限平衡法的非飽和邊坡穩定性分析[J].鐵道工程學報，2018,35(8):38- 43.
[8] 余政興，孫寧.引發某近壩庫岸滑坡失穩臨界蓄水位研究[J].水利技術監督，2021(11).157- 163.
文章來源：水利技術監督
ring shear tests【[最新文獻]循環單軸和三軸剪切的液化阻力: 一個比較研究 [11/8/2020]】
[9] (2021) Impacts of fixed-end and flexible boundary conditions on seismic response of shallow foundations on saturated sand【UNSAT2023---第八屆非飽和土國際會議
由于持續的內部蠕變應變(creep rupture)和2018年末強降雨引起的非飽和區域吸力損失造成的強度降低導致了壩體突然強度損失和破壞。在尾礦沉積于2016年7月停止之后，經歷了幾年的增加降雨量。非飽和帶中的內部應變和強度降低達到了臨界水平，導致了壩體最終破壞【布魯馬迪尼尾礦壩破壞的原因(Brumadinho dam disaster)】。
關于參數的獲取，B站有博主搬運了了油管一個matlab 的小程序，基于成本優化的概念結合0°，45°，90°試樣的拉伸屈服應力可以得到歸一化的屈服應力比進一步獲得對應的材料參數們這里附上學習連接
用于仿真的 Hill48 各向異性屈服參數優化（MATLAB 代碼）_嗶哩嗶哩_bilibili
這里主要使用二次hill屈服準則+swift硬化進行展示
其中swift硬化是一種常見的非飽和硬化模型
Email: zj_sxjt@hotmail.com
Yewei Zheng（鄭燁煒）
武漢大學土木建筑工程學院教授、博士生導師，主要從事土工合成材料加筋土、巖土地震工程、土動力學和非飽和土力學等方面研究，致力于提升重大自然災害和復雜氣候條件下交通巖土基礎設施的韌性和可持續性。
閔博士對仿真組件中數據同化模型、非飽和-非穩定滲流仿真模型、有限元強度折減法邊坡穩定分析模型、基于網格自適應技術的剛體極限平衡法邊坡穩定分析模型和大壩抗震動力學分析模型也進行了詳細闡述。
參會嘉賓對閔博士的報告內容表現出強烈興趣，并在會后與遠算進行了深入探討。
在 COMSOL Multiphysics 中可以使用 AC/DC 模塊中的非線性磁性材料數據庫中的非線性磁飽和曲線進行頻域仿真。您也可以使用有效非線性磁曲線計算器仿真 App 將關聯的 B-H 或 H-B 曲線（以前僅支持穩態和瞬態研究）轉換為有效的 B-H 或 H-B 曲線。這篇文章我們將討論如何在頻域仿真中使用這個仿真 App。
由于渦流、磁滯以及磁飽和等非線性因素，電磁機構的設計優化具有一定的復雜性。計算機輔助求解技術（Computer Aided Engineering, CAE）能夠縮短設計周期，減小設計成本，在電磁鐵的參數優化方面最常用的方法是有限元法和基于Matlab語言的Simulink建模方法。
