abaqus粘土蠕變分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus粘土蠕變分析的視頻教程
原創(chuàng)-Abaqus蠕變分析（U型彈片）-應(yīng)力松弛&蠕變變形
使用Abaqus進(jìn)行了U型彈片的蠕變分析，分為兩種加載方式：位移加載和恒力加載。 前者由于蠕變現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)力松弛，造成彈片“彈力”的降低；后者在恒力作用下發(fā)生蠕變變形。 購(gòu)買前可加QQ1224294049，咨詢本視頻相關(guān)內(nèi)容。購(gòu)買后索取cae文件。
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ABAQUS-簡(jiǎn)單圓筒件蠕變分析
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了簡(jiǎn)單圓筒蠕變分析設(shè)置過程，采用軸對(duì)稱模型，蠕變是高聚物粘彈性的典型靜態(tài)特性，是指恒定溫度和應(yīng)力狀態(tài)下，隨時(shí)間增長(zhǎng)應(yīng)變?cè)黾拥膶傩浴Ｍㄟ^ABAQUS材料屬性模塊可以定義creep特性參數(shù)，輸出應(yīng)變隨時(shí)間變化曲線。
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abaqus粘土蠕變分析的實(shí)例教程
ABAQUS 小應(yīng)變分析(例4) 修正劍橋模型(MCC)模擬粘土的比奧固結(jié)
修正劍橋模型(MCC)被廣泛應(yīng)用于粘土的滲流固結(jié)當(dāng)中，能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)因滲流固結(jié)導(dǎo)致的土體沉降，有效應(yīng)力變化，孔隙水壓力和孔隙比(e)的變化。該模型模擬粘土(Clay)在受荷作用下土體的固結(jié)，粘土為均質(zhì)粘土，其先期固結(jié)壓力為200kPa，在實(shí)施地應(yīng)力平衡后，土體頂部施加50kPa的固結(jié)壓力。土表面為自由滲流邊界。
建模及結(jié)果展示：
模型位移邊界及頂部50kPa荷載
模型網(wǎng)格劃分
土表面在50kPa荷載下隨時(shí)間的沉降位移曲線
土的孔隙水壓力分布
土的孔隙比(e)的分布
展開 板錨在海洋粘土中的上拔承載力(粘土的飽和不排水強(qiáng)度隨深度增大)
一、模型的建立
板錨為條形錨(strip anchor), 故而采用2D平面應(yīng)變模型。土為海洋粘土，板錨上拔過程為不排水狀態(tài)，故而采用Tresca模型來模擬粘土的飽和不排水抗剪強(qiáng)度。粘土的抗剪強(qiáng)度從海床表面隨著埋深呈線性增大(如圖1所示)。考慮錨的上覆土重，粘土的有效重度設(shè)置為6kN/m3。
圖1 粘土抗剪強(qiáng)度隨深度增大
模型的網(wǎng)格劃分如下圖所示：
圖2 模型的網(wǎng)格劃分
圖3 錨在土中的位置及錨周圍土的網(wǎng)格劃分細(xì)節(jié)
圖4 錨的網(wǎng)格劃分(處理成離散剛體)
模型的邊界條件：
圖5 模型的邊界條件(底部固定，約束兩邊的水平位移)
二、模擬結(jié)果展示
圖6 錨的破壞機(jī)理
圖7 錨的峰值承載力
展開 事實(shí)上蠕變是非常復(fù)雜的，這里僅給出了abaqus中的簡(jiǎn)單流程，足以解決常規(guī)工程問題。
為了簡(jiǎn)化塑料結(jié)構(gòu)蠕變問題的計(jì)算(如降低蠕變應(yīng)變與其他非彈性應(yīng)變的耦合程度)，可以將該分析問題分成一個(gè)靜態(tài)加載的過程，然后再進(jìn)行蠕變過程的分析。
1.靜態(tài)加載過程的計(jì)算
靜態(tài)加載過程就是一與時(shí)間無(wú)關(guān)的加載過程，使用ABAQUS/Standard時(shí)主要是在中設(shè)置，如圖1所示。
2.蠕變過程的計(jì)算
在通過步驟1的靜態(tài)分析后，結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力場(chǎng)，接下來可以進(jìn)行蠕變過程的計(jì)算。蠕變過程的計(jì)算主要分為兩個(gè)過程：獲得該結(jié)構(gòu)材料的蠕變模型參數(shù)和建立蠕變分析步。
1) 獲得材料的蠕變模型參數(shù)
目前ABAQUS蠕變模型有三種，分別是Power-law model和Hyperbolic-sine law model。其中Power-law model有兩種形式為Time hardening form和Strain hardening form。其中Time hardening form形式最為簡(jiǎn)單，對(duì)于簡(jiǎn)單的蠕變過程（如蠕變過程應(yīng)力變化范圍不太大）是比較適用的，式(1)為其微分形式：
由于圖2中表征的是蠕變應(yīng)變與時(shí)間和等效應(yīng)力的關(guān)系，故必須對(duì)公式(1)積分，積分結(jié)果見公式(2)：
表征材料蠕變特性的三個(gè)參數(shù)確定后，通過ABAQUS/CAE的添加材料的蠕變特性，如圖3所示：
2) 蠕變計(jì)算
由于蠕變是一個(gè)時(shí)間相關(guān)的過程，因此必須計(jì)入時(shí)間。同時(shí)蠕變又是一個(gè)慣性效應(yīng)不明顯的過程，即結(jié)構(gòu)的加速度效應(yīng)不用考慮。針對(duì)這些ABAQUS提供了專門針對(duì)這一類型的分析步。
蠕變計(jì)算分析步設(shè)置在中完成，見圖4。
其中蠕變應(yīng)變的容差設(shè)置將影響增量步的大小，容差設(shè)的很小，增量步也將降低。
展開 abaqus蠕變分析例子 ￥2
對(duì)粘彈性材料試件進(jìn)行拉伸蠕變分析，得到試件的蠕變曲線
包括材料屬性，分析步設(shè)置及最后得到的蠕變曲線。
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板錨在海洋粘土中的上拔承載力(粘土的飽和不排水強(qiáng)度隨深度增大)
一、模型的建立
板錨為條形錨(strip anchor), 故而采用2D平面應(yīng)變模型。土為海洋粘土，板錨上拔過程為不排水狀態(tài)，故而采用Tresca模型來模擬粘土的飽和不排水抗剪強(qiáng)度。粘土的抗剪強(qiáng)度從海床表面隨著埋深呈線性增大(如圖1所示)。考慮錨的上覆土重，粘土的有效重度設(shè)置為6kN/m3。
ABAQUS 小應(yīng)變分析(例4) 修正劍橋模型(MCC)模擬粘土的比奧固結(jié)
修正劍橋模型(MCC)被廣泛應(yīng)用于粘土的滲流固結(jié)當(dāng)中，能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)因滲流固結(jié)導(dǎo)致的土體沉降，有效應(yīng)力變化，孔隙水壓力和孔隙比(e)的變化。該模型模擬粘土(Clay)在受荷作用下土體的固結(jié)，粘土為均質(zhì)粘土，其先期固結(jié)壓力為200kPa，在實(shí)施地應(yīng)力平衡后，土體頂部施加50kPa的固結(jié)壓力。土表面為自由滲流邊界
對(duì)粘彈性材料試件進(jìn)行拉伸蠕變分析，得到試件的蠕變曲線
包括材料屬性，分析步設(shè)置及最后得到的蠕變曲線。
事實(shí)上蠕變是非常復(fù)雜的，這里僅給出了abaqus中的簡(jiǎn)單流程，足以解決常規(guī)工程問題。
為了簡(jiǎn)化塑料結(jié)構(gòu)蠕變問題的計(jì)算(如降低蠕變應(yīng)變與其他非彈性應(yīng)變的耦合程度)，可以將該分析問題分成一個(gè)靜態(tài)加載的過程，然后再進(jìn)行蠕變過程的分析。
1.靜態(tài)加載過程的計(jì)算
靜態(tài)加載過程就是一與時(shí)間無(wú)關(guān)的加載過程，使用ABAQUS/Standard時(shí)主要是在中設(shè)置，如圖1所示。
2.蠕變過程的計(jì)算
