abaqus分析數(shù)值負數(shù)的案例
基于ABAQUS數(shù)值的混凝土防滲墻內(nèi)力及變形敏感性分析
此外，基于數(shù)值計算結果可對防滲墻進行配筋驗算。
考慮到目前在進行土石壩相關分析中，大多數(shù)的研究僅針對單一剛度的防滲墻進行研究，本文在前人的基礎上，本文建立數(shù)值計算模型，系統(tǒng)的研究防滲墻變形影響因素。本文的研究可為防滲墻的設計及優(yōu)化提供工程參考。
1 工程概況與數(shù)值模型
1.1 數(shù)值模型
本文研究的土石壩為典型的III型水利工程。最大壩高+60m, 頂寬10m, 底部最大寬度為250m。根據(jù)鉆孔資料揭示，大壩巖土體由上到下分別為砂卵石層，砂礫石層和弱風化基巖層，基巖最要是流紋至斑巖層。兩側坡比按照階梯式而不同。由于大壩運營時間比較長，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，壩體局部出現(xiàn)裂縫，下由坡腳位置出現(xiàn)管涌破壞。為例保證大壩的安全運營，需對大壩進行加固處理。加固方法主要為采用塑性混凝土防滲墻，墻體厚度為0.8m。墻體軸線與大壩軸線重合。防身器嵌入基巖深度為1.0m, 防滲墻混凝土彈性模量為5GPa, 本文的分析就是針對加固后的防滲墻進行計算分析。典型斷面如圖1所示。
為了研究防滲墻力學性能差異。采用ABAQUS,根據(jù)壩體典型剖面建立數(shù)值計算模型。其中順河流方向設為x軸，高度方向為z軸。覆蓋層以巖土體采用Duncan-Chang本構模型。混凝土材料采用均值線彈性模型，混凝土彈性模量為1GPa, 泊松比為0.20。此外，防滲墻與覆蓋層增加Goodman接觸面單元，接觸面單元參數(shù)取值為K1=2500,n=0.667,Rf=0.76,α=38°。其他材料的力學參數(shù)見表1。
圖1 大壩典型剖面圖
1.2 計算工況
本文的計算工況主要考慮施工期分層填筑和蓄水期的大壩內(nèi)力及變形過程。具體工況為首先考慮施工期低蓄水位下大壩的內(nèi)力和變形，并在此基礎上醉臥蓄水的初始狀態(tài)，蓄水過程主要可分為5步。一次改變防滲墻彈性模量和泊松比進行計算大壩的內(nèi)力和變形。
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某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
圖2 建立幾何模型
三、約束條件及載荷
立柱底部約束如圖3所示。
圖3 立柱底部邊界約束
載荷：
（1）自重（軟件考慮）；
（2） 頂部載荷：檢修載（按400kg/m2）；
（3） 花板處載荷：濾袋、濾籠、濾袋積灰（積灰厚度按5mm）共3.06t；
（4） 灰斗積灰重：滿灰9.6t；
（5） 保溫載荷：按25kg/m2；
（6） 負壓11000Pa或正壓8000Pa兩種工況分別施加；
（7） 煙道及檢修平臺載荷：上煙道（出氣端）900kg，下煙道（進氣端）
400kg，上中下三層檢修平臺檢修載荷均為400×2.85×3.25=3705kg。
注：此項載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標系）：FX=4700N，F(xiàn)Y=3500N，F(xiàn)Z=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
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如今，F(xiàn)EA（finite element analysis有限元分析）技術被廣泛的應用于生物醫(yī)學，為這個領域帶來了全新的機遇。我們可以利用ABAQUS三維數(shù)值仿真技術結合醫(yī)學影像和實驗數(shù)據(jù)幫助醫(yī)生加深對ACL重建機制的認識，從而制定最佳的治療和恢復方案。
幾何重構與建立有限元模型：在生物醫(yī)學領域，可以通過切片磨片法、CT掃描法、3D激光掃描法等獲得人體組織結構的幾何信息。需要注意的是，對于ACL這樣具有復雜幾何特征的結構，通過掃描獲取的往往僅是研究對象的表面信息，而有限元分析需要提供3D實體模型，這就需要我們引進RE（Reverse Engineering逆向工程）技術（如CATIA中逆向建模模塊）或醫(yī)學影像軟件（如Mimisc）與ABAQUS一起來完成有限元模型的創(chuàng)建。
分析參數(shù)獲取：醫(yī)學實驗可以幫助我們獲取有效的仿真分析輸入?yún)?shù)，如圖：
▲ 骨質壓縮實驗
▲ 肌腱拉伸實驗曲線
ACL重建應用實例：界面螺釘植入仿真及固定強度評估
建模要點：
· 建立脛骨模型；
· 孔：直徑9毫米，深30毫米；螺釘：直徑10毫米，長度30毫米；
· 采用C3D4單元，由Abaqus創(chuàng)建接觸屬性和接觸對；
· 載荷：螺釘作用力為200 N；
· 推進：1.5 mm/s，旋轉1.0圈/s；
仿真結果：
Abaqus模擬了在植入過程中孔的擴張及孔內(nèi)材料失效過程，同時，通過后處理，得到了韌帶、骨骼的應力和變形，輸出了組織結構的響應曲線，較好的反映了真實情況。
此外，我們還可以進行固定強度的評估， 將仿真計算結果與單周期拉出測試實驗結果進行對比，實驗和仿真也有著較高的一致性。
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