孔壓的案例
ABAQUS中的瞬態滲流和穩態滲流 ￥10
（附件slpoe_allfix）
瞬態滲流不考慮固結沉降
（2）瞬態滲流考慮固結沉降時（采用Soil，Transient分析步，只約束邊界節點位移），邊坡水平面采用*Sflow邊界和只設置水平面零孔壓邊界均只需43子步完成計算，中間只報1U，收斂效果完全相同，孔壓隨時間動態演變，直至平衡。（附件slope_sflow2、slpoe_pore）
邊坡孔壓 /Pa（每個Frame0.5小時）
（3）瞬態滲流考慮固結沉降時，邊坡水平面和斜坡面均采用*Sflow邊界和設置水平面零孔壓邊界、斜坡面*Sflow邊界均只需43子步完成計算，中間只報1U，收斂效果完全相同，孔壓隨時間動態演變，直至平衡。（附件slope_sflow12、slpoe_pore_sflow1）
邊坡孔壓 /Pa（每個Frame0.5小時）
4. 隧洞算例（小三維C3D8P）
隧洞尺寸
（1）瞬態滲流不考慮固結沉降時，洞壁采用*Sflow邊界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同，但孔壓在第一子步就達到穩狀態定，沒有隨時間的變化過程。（附件tunnel_allfix）
第一子步孔壓計算結果 /Pa
（2）瞬態滲流考慮固結沉降時，洞壁采用*Sflow邊界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同，而且孔壓均隨時間動態演變，逐漸穩定。（附件tunnel_pore0、tunnel_sflow）
隧洞孔壓 /Pa（每個Frame0.1小時）
隧洞位移 /m（每個Frame0.1小時）
展開 改善螺紋孔螺栓連接面壓分布及變形的方法
螺紋孔螺栓連接
螺紋孔螺栓連接是十分常見的連接形式，當安裝空間不足或不便布置螺母時，這種連接形式就成為了首選方案。
2. 螺紋孔螺栓連接的不足
一般情況下這種連接形式可以滿足常見的應用需求，但部分應用中這種連接形式存在一定先天不足。
例如：
1，用于密封面時，這種連接形式的面壓分布均勻性較差，可能導致泄漏。
2，孔口部位變形較大，用于輕金屬時更加明顯（輕金屬彈性模量和屈服強度普遍偏低）。
與通孔螺栓連接不同，螺紋孔螺栓連接的“變形體”體積較小，帶來的影響就是螺紋孔孔口的變形、應力都比較高，而且這部分材料承受了拉伸力，造成局部材料變形。
當螺紋孔螺栓連接用于密封應用時，被連接件之間通常存在密封墊，密封墊剛度低，孔口局部變形更加明顯。這也造成密封墊的面壓分布不均，嚴重時引起泄漏。
3. 改善方法
可以通過在螺紋孔處設計沉孔來改善這些問題，這種方法成本極低且占用空間較少。
在《內燃機設計》（楊連生）中是這樣表述的：
機體上氣缸蓋螺栓孔的上端應有深度約為0.3d1的沉孔（d1為螺紋外徑），以避免氣缸體頂面的局部變形。
可見，在螺紋孔處設計沉孔是作者強烈推薦的設計方案。
使用CAE來分析沉孔的效果。
案例描述：
部件材料：鋼
螺栓規格：M14
螺栓軸向預緊力：60000N
摩擦系數：全部按0.15
螺紋部位采用：螺紋接觸幾何修正
模型：線性，未考慮材料屈服。
螺栓預緊力加載后可以觀察到，螺紋孔周圍的面壓高于遠離螺紋孔的部位。在沒有設計沉孔的部件上，孔口周圍面壓集中度很高，而在具有沉孔設計的部件上，孔口周圍的面壓分布均勻性有很大改善。
展開 淺談abaqus中飽和土體流固耦合相關問題
孔壓通常有兩種表示形式，即總孔壓或超孔壓。超孔壓指的是超出靜水壓力的那部分。abaqus/standard中的流體滲透/應力耦合分析中可以基于總孔壓，也可基于超孔壓進行分析。當模型的重力載荷采用gravity分布載荷進行定義時，則基于總孔壓進行分析；若模型重力通過施加體力來實現，則采用的是超孔壓。分析中關心的是載荷引起的超孔壓分布及消散，當采用總孔壓進行分析，則需通過*initial conditions，type=pore pressure來定義初始總孔壓的分布，其中材料的密度應為干密度。流體滲透/應力耦合分析問題中采用的單元具備孔壓自由度，其單元類型標識符以字母P結尾表示孔壓單元。
飽和土體的流固耦合問題通常采用瞬態分析，進而求解孔壓、沉降隨時間的變化過程。abaqus/standard采用非對稱的剛度矩陣存儲和求解方法（當采用MC模型進行分析時同樣采用該方法）。
固結計算中一般采用自動時間步長，在該分析步中通常設置UTOL（增量步中允許的孔壓變化最大值）和CETOL（若材料模型中不包含蠕變材料特性，則不需設置此項）
進行流固耦合分析過程中，需定義滲透系數，滲透系數的單位應該與分析中的單位相對應，如m/d（天），type（類型）選擇各向同性，液體重度（間隙流體比重）通常為9.8，同時還需定義孔隙比；隨著土體的固結沉降，孔隙比在深度方向上是變化的，通常為了簡化計算，孔隙比會設置為常數，當然在軟件中也可以設置沿深度變化。嚴格上來說，由于孔隙比的變化，干密度的取值也是變化的。（相關子程序中可以自行定義，這里不再贅述）
子選項中的數值通常在非飽和土體中進行設置
在進行流固耦合分析中，通常需另外設置排水邊界，即在土體表面設置零孔壓面，區域的選擇是結點（node)集合而不是面集合（surf。
展開 降雨強度及持時對邊坡穩定性影響研究
將邊坡前緣孔壓設置為零，降水滲透基底處孔隙水壓不為零，透水界線設置為離坡底位置10米處，其它區域設置為不透水界線。邊坡土體經過雨水的滲透，會逐漸滲入土體內部，導致土體飽和度增加，同時加大了孔隙水壓強。降雨強度為72h, 邊坡不同位置的孔隙水壓分布云圖。如圖2所示。
邊坡孔隙水壓沿深度逐漸減小，坡底處孔壓最高。邊坡最大孔隙水壓受降雨強度影響，降雨強度由5mm/h提高到10、15、20mm/h, 最大孔壓分別提高到107.5、109.7和110.9kPa。隨 著降雨強度的加大，邊坡安全系數在降雨持續72h內逐步降低，見表2。這是因為降雨降低了坡面土體的抗剪強度。降雨強度增大，孔隙水入滲程度增大，導致土體的抗剪強度明顯降低。
表2 不同雨量強度下邊坡安全系數
不同降雨強度下邊坡等效塑性應變云圖，如圖3所示。從圖中可以看出，降雨強度對邊坡塑性應變有一定影響。在降雨強度不同的情況下，邊坡的失穩區域從坡腳發展到坡頂，并形成連續近似圓弧的面，可視為滑動面。其中，15mm/h雨量強度下的斜坡塑性區貫穿的情況更為明顯。此外，隨著降雨強度的加大，邊坡最大塑性應變也有所提高。例如，降雨強度為15mm/h時，邊坡可塑性應變最大為4.306×10-1,而降雨強度為5和20mm/h時，邊坡塑性應變最大為5.446×10-2和8.394×10-2。
圖2 雨量強度不同的邊坡孔壓分布情況
圖3 不同于下坡雨量強度應變示意圖
2.2 降雨持續時間對邊坡滲流的影響
不同降雨持續時間情況下，邊坡孔隙水壓分布云圖，如圖4所示。隨著降雨持續時間的增加，邊坡孔隙水壓逐漸增大，同時受降雨持續時間影響的還有邊坡最大孔隙水壓。最大孔隙水壓在降雨持續7h后達到最大值104.3kPa。降雨持續24h后，邊坡最大壓孔達121.3kPa。
展開 
非飽和土邊坡降雨入滲
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。在load模塊中create load選擇類別fluid中的surface pore fluid，指定降雨量為40mm/h。這里入滲強度和土體參數只是為了演示效果。
土坡坡腳沒有設置降雨入滲條件。這是因為本例中地下水位固定在坡腳處，降雨后認為該處孔壓仍然保留為0。
展開 教程(二）COMSOL中實現流固耦合理論介紹
式(4)中考慮了基質中孔壓與裂隙中孔壓對有效應力的影響。對于流固耦合問題，便是討論有效應力下的變形控制方程，這樣便考慮到孔壓對固體變形的影響。將式(3)帶入到式(2)得到，得到考慮流固耦合的張量形式，如式(5)。
式(5)考慮了孔壓對有效應力影響，還可以考慮其他應力對有效應力影響如溫度引起的熱應力、煤體基質變形引起的應力等。對于多孔介質中流體的流動方程，一般采用達西流動，非飽和流動的理查茲方程，其中達西流動較為簡單，一般適用于低速線性流動，如式(6)。固體中的滲透率一般與應力或者應變有關系，此時固體變形將會通過影響孔隙率和滲透率，進而影響流體的流動，流體的流動又導致孔壓發生變化，影響固體的有效應力，達到流體和固體之間的雙向耦合。
COMSOL中如何實現流固耦合?按照前文推導的公式，選用“固體力學”模塊與“達西定律”模塊。固體力學模塊中線彈性材料中的控制方程便是式(2)，還需要添加一項代表孔壓的影響。從式(5)分析可以看到，把孔壓項當做體載荷，輸入到COMSOL中。Fi為重力引起的體載荷，在需要考慮重力項時，可以把重力項加入到體載荷中，不需要考慮時，即可忽略Fi此項。圖1為體積力設置項，選擇體載荷。圖2是體載荷設置，選擇“單位體積的力”，在x,y欄分別輸入alpha1*dl.px1與alpha1*dl.px2。dl.px1、dl.px2表示壓力在x、y方向的梯度，即壓力p對x或y求偏導。設置好體載荷后，然后設置邊界載荷和邊界條件，這樣固體變形控制方程就在COMSOL設置好了。
圖1 COMSOL中體載荷與重力欄
圖2 體載荷設置
對于達西定律，此物理場設置較為簡單。按照流體和基本屬性的欄順序，依次輸入。邊界設置邊界壓力，同時設置初始壓力。以上設置完成后，選擇瞬態求解，把固體力學與達西定律均選上，設置求解時間即可求解。
展開 太沙基一維固結模擬分析
水的容重為Υw=10KN/m3;
圖1 算例示意圖
2、寬度1m，高度為10.0m，矩形模型；對應空隙比為1.5，
3、荷載步設置為1e-3s；排水過程擬合為20天，荷載為200Kpa,增量步最大步設置為100，土層劃分為10層；時間步長為2000s，
4、網格
CPE4P作為單元類型，劃分尺寸為1.0，四邊形劃分
5、提交任務
圖2 網格劃分圖
6、結果分析
計算達到16.1天時，孔壓的變化率為1e-5KPa/s,可以認為達到穩定狀態，計算終止。
5.0m處孔壓的變化反應空隙壓力逐漸消散，有效應力相應的增加的過程。
圖3 不同時刻孔壓沿深度的分布
圖4 5.0m處孔壓隨時間的變化
展開 USDFLD子程序在基于ABAQUS開展多孔介質（油氣工程為例）流-固耦合分析中的應用
儲層開發過程的材料參數會隨孔壓和有效應力等發生變化，儲層開發過程地質力學模擬就需要通過一定手段
實現物性參數的實時變化。
為此，本教程開發啦USDFLD子程序用于實現上述目的。
1、隨著油氣資源的開發，儲層等多孔介質應力和孔壓等會發生變化。同時，油氣儲層等多孔介質的屬性受多種因素影響，例如應力和孔隙壓力；
2、ABAQUS默認條件下，Property模塊只能設置恒定材料屬性，沒法反映儲層特性隨應力和孔壓等因素對材料屬性的影響；
3、USDFLD子程序是最常用的子程序，通過設置和編程可以實現對油氣開發過程中材料屬性的動態控制，進而更準確的模擬工程實際情況；
4、使用USDFLD子程序時，常規屬性（彈性模量等力學屬性）可以通過界面直接完成，而滲流參數（滲透系數和孔隙比）則需要修改INP文件或Keywords實現，本教程給出了實現方法；
5、通常，使用USDFLD開展有限元模擬時基本全是設置一個場變量，本教程給出了應力和孔壓同時（兩個場變量）影響儲層滲透率時的USDFLD設置方法；
6、本教程可以用于油氣開發過程，也可以用于涉及到多孔介質流固耦合分析的其他領域；
7、第一次錄制視頻教程，有瑕疵和紕漏，請大家提出講得不清楚的地方，或不理解的地方，以便在后續過程中更新教程.
感謝大家的支持！！
HTTP：USDFLD子程序在基于ABAQUS開展多孔介質（油氣工程為例）流-固耦合分析中的應用
展開 批量0厚度cohesive單元的Abaqus插件（終極版） ￥300
選中“Add Pore Pressure Nodes”選項，可以直接插入孔壓cohesive單元，并創建孔壓節點（中間節點）集合PorePressure-MidNodes。插件限制：如果集合內部也插入單元，只能用插件插入一次單元，多次插入會產生不合理的網格（不易觀察）。
Release notes：
2022.6.17版本更新到2.5
增加插入軸對稱cohesive單元的能力
2022.4.17版本更新到2.4
1) 增加"Add Pore Pressure Nodes"功能，在模型中直接插入孔壓單元，完成孔壓節點集合的創建。
2) 改進special set功能：創建指定面（或線）上的cohesive集合時，同時創建其余的cohesive單元集合，方便材料屬性賦予。
3）增加模型中單元的為二次單元情況下的報錯。
4）增加全局插入時，未選中“Insert Element Inside”的報錯提醒。
2022.3.21版本更新到2.3
為解決巖石節理面，晶體的晶粒界面cohesive單元集合設置問題，新增Special Set功能，cohesive單元創建時能夠對2D模型的edge集合，3D模型的face 集合包含的cohesive單元單獨設置cohesive集合。插入單元時，對需要特殊標識的edges（2D）或者faces（3D）設置集合。
新老版本激活碼通用，購買舊版本用戶可以直接下載新插件，使用原來的license激活使用。
2021.10.20版本更新到2.2
為解決再生骨料建模需求，新增創建cohesive單元集合功能。如果集合A內部插入了cohesive單元，集合A可以分為集合B和集合C，則可以使用插件把A中的cohesive單元細分設集合。
展開 降雨條件下滑坡的滲流場-應力場-位移場數值模擬 ￥59
圖1 滑坡概化模型
圖2 網格劃分
（a）初始孔壓
（b）降雨24小時孔壓
（c）降雨48小時孔壓
（d）降雨72小時孔壓
圖3 滑坡體內孔隙水壓力變化
（a）初始有效應力
（b）降雨24小時有效應力
（c）降雨48小時有效應力
（d）降雨72小時有效應力
圖4 滑坡體內有效應力變化
（a）降雨24小時水平位移
（b）降雨48小時水平位移
（c）降雨72小時水平位移
圖5 滑坡水平位移變化
（a）降雨24小時等效塑性應變
（b）降雨48小時等效塑性應變
（c）降雨72小時等效塑性應變
圖6 滑坡體內塑性區發展變化
關于Abaqus滲流及流固耦合分析中的幾點認識
3、載荷及邊界條件& r&
1)通過(Load-creat-step-fluid-surface pore fluid)選項定義沿著單元表面的外法線方向的滲流速度vn，當考慮降雨影響時可采用此載荷5
(2)邊界條件(Boundary condition-creat-other-pore pressure)選項定義孔壓邊界條件，此時要先假定浸潤面的位置，然后定義浸潤面上的孔壓為零，Abaqus會在后續的分析計算中自動計算出浸潤面的位置。Abaqus默認的是不透水邊界。
.3)當滲流自由面遇到臨空的自由排水面時，需要定義一個特殊的邊界條件。此時可以通過在inp文件中加入*Flow或*Sflow來定義
4)初始條件的定義。初始條件中一般要定義以下幾種：
*initial condition,type=saturation 初始飽和度
initial condition,type=pore pressure 初始孔壓
initial condition,type=ratio 初始孔隙比
當進行耦合分析時，基本步驟同上，但要去掉除邊界條件之外的約束，同時還要在邊界上加上流體壓力
展開 
ABAQUS模擬滲流要點
3、載荷及邊界條件
(1)通過(Load-creat-step-fluid-surface pore fluid)選項定義沿著單元表面的外法線方向的滲流速度vn，當考慮降雨影響時可采用此載荷
(2)邊界條件(Boundary condition-creat-other-pore pressure)選項定義孔壓邊界條件，此時要先假定浸潤面的位置，然后定義浸潤面上的孔壓為零，Abaqus會在后續的分析計算中自動計算出浸潤面的位置。Abaqus默認的是不透水邊界。
(3)當滲流自由面遇到臨空的自由排水面時，需要定義一個特殊的邊界條件。此時可以通過在inp文件中加入*Flow或*Sflow來定義
(4)初始條件的定義。初始條件中一般要定義以下幾種：
*initial condition,type=saturation 初始飽和度
*initial condition,type=pore pressure 初始孔壓
*initial condition,type=ratio 初始孔隙比
當進行耦合分析時，基本步驟同上，但要去掉除邊界條件之外的約束，同時還要在邊界上加上流體壓力。
展開 ANSYS壓氣機輪 盤結構（周期對稱）分析-附命令流
一、問題描述
某型壓氣機輪 盤如圖1所示，其截面如圖2所示。盤上6個均壓孔均布。將葉片引起的離心效果均勻施加于輪、盤邊緣。
圖1 帶有均壓孔的壓氣機輪 盤
圖2 壓氣機盤截面
圖中所標各點坐標如表所示。
展開 ABAQUS不收斂的原因一
另外，在使用Soils分析步進行孔壓—應力分析時:
a. 墻裂建議各位注意單位,應力單位最好選擇kPa或MPa,不要用Pa,否則可能會遇到各種無腦錯誤提示。
b. 墻裂建議給定孔壓邊界,否則會遇到DOF. 8極大的情況(孔壓就是第8自由度)。
轉自公眾號——ABAQUS大世界
旨在分享，若侵即刪.
abaqus凍土-管道模擬：實體，孔壓，溫度三耦合分析..
案例來自幫助文檔，由于幫助文檔是inp格式，給新手帶來很大困難，故錄制視頻，用cae方式自己理解的基礎上做了一下，若有不足，敬請諒解
