abaqus網(wǎng)殼穩(wěn)定分析的案例
基于ANSYS某單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析
基于ANSYS某單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析
注：此文核心內(nèi)容非水哥原創(chuàng)，水哥只做部分語言美化與校核工作，出于私密性要求，本文不提供命令流學(xué)習(xí)。
所謂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其實是指由一種桿件組成的曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，也可以看成是曲面的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的固有特性。因而其具有結(jié)構(gòu)形式多樣，跨度大，質(zhì)量輕，現(xiàn)場安裝簡便等特點(diǎn)，近年來被廣泛用于建筑工程中。以下工程皆為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。
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雖然網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但同時也應(yīng)該注意到國內(nèi)外常有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)倒塌事故的發(fā)生，而其中結(jié)構(gòu)的整體性失穩(wěn)已成為一種關(guān)鍵性因素。
本文以某單層球面網(wǎng)殼為例，采用ANSYS軟件對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析，該網(wǎng)殼大概情況如下：跨度40米，矢高8米，勁肋為6，環(huán)桿的圈數(shù)為5，主要截面為外部直徑為152mm，壁厚為5mm的鋼管。
本次分析主要包括以下內(nèi)容：
1、等效節(jié)點(diǎn)荷載的轉(zhuǎn)換
2、施加等效節(jié)點(diǎn)荷載，網(wǎng)殼的靜力分析
3、網(wǎng)殼屈曲分析
4、考慮幾何非線性(幾何缺陷)的穩(wěn)定性分析
5、改變矢跨比后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
6、考慮材料非線性和幾何非線性后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析。
結(jié)構(gòu)建模思路主要為通過有規(guī)律的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，建立節(jié)點(diǎn)，通過節(jié)點(diǎn)建立我們所需單元，單元這里采用beam189以及mass21(考慮節(jié)點(diǎn)安裝質(zhì)量)。
展開 基于多點(diǎn)位移控制增量的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
（一）背景及基礎(chǔ)理論
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種重要的空間結(jié)構(gòu)形式，對于單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)來說，穩(wěn)定性問題是其結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要問題。對于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題來說，考慮材料-幾何雙重非線性下的非線性屈曲的求解方法一直是計算力學(xué)中的具有挑戰(zhàn)性的研究方向。本質(zhì)上，非線性屈曲實際上要求解的是一個非線性靜力問題，在有限元中最終轉(zhuǎn)化為非線性方程組的求解，目前常見的非線性方程組的求解方法有牛頓迭代法、擬牛頓迭代法、增量法、增量迭代法和弧長法等。在abaqus中，如果采用static，general類型的step，則軟件采用增量迭代法進(jìn)行計算，具體是將荷載/位移分為多個增量步加載，而每一個增量步內(nèi)又采用牛頓迭代法進(jìn)行求解。
對于單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)來說，在abaqus中，其計算非線性屈曲主要采用兩種方法：增量迭代法和弧長法。增量迭代法又分荷載增量迭代和位移增量迭代。對于單層網(wǎng)殼，由于通常情況下其所受的外荷載已知而在外荷載的位移未知，因此實際工程中事實上很難采用位移增量迭代，而對于荷載增量迭代，其具體過程如圖一所示：
圖一 基于荷載增量的增量迭代法
基于荷載增量迭代的具體求解過程可知，如果荷載-位移曲線存在下降段，則荷載增量迭代實際上在曲線接近峰值時由于剛度接近0而不收斂，難以繼續(xù)求解，具體過程如圖二所示：
圖二 基于荷載增量的不收斂示意
目前應(yīng)對此缺陷的方法是采用弧長法，其具體過程如圖三。
展開 ABAQUS雙洞連拱隧道穩(wěn)定性分析
同時，地應(yīng)力采用Geostatic分析步自動平衡。</p><p>5. 計算結(jié)果</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202209/0c4b94154e1044709a03db6013496276.gif" alt="Mise.gif"></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202209/9be625482e8b48eaa866f08deb955b08.gif" title="U.gif" alt="U.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202209/9be625482e8b48eaa866f08deb955b08.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202209/9be625482e8b48eaa866f08deb955b08.gif?
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邊坡穩(wěn)定性分析是經(jīng)典土力學(xué)最早試圖解決而仍未圓滿解決的課題。自 1927 年弗倫紐斯提出圓弧滑動法以來，至今已出現(xiàn)數(shù)十種土坡穩(wěn)定分析法。對于勻質(zhì)土坡，傳統(tǒng)方法主要有：極限平衡法、極限分析法和滑移線場法等。就目前工程應(yīng)用而言，主要還是極限平衡法， 但需要事先知道邊坡的滑動面位置和形狀；傳統(tǒng)極限平衡方法尚不能搜索出邊坡的危險滑動面以及相應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)。而目前的各種數(shù)值分析方法，一般只能得出邊坡應(yīng)力、位移、塑性區(qū)，也無法得到邊坡危險滑動面以及相應(yīng)的安全系數(shù)。
用有限元法分析邊坡穩(wěn)定問題克服了極限平衡方法中將土條假設(shè)為剛體的缺點(diǎn)，考慮了土體的彈塑性本構(gòu)關(guān)系，以及變形對應(yīng)力的影響；能模擬邊坡的失穩(wěn)過程及滑移面形狀的影響；可適用于任意復(fù)雜的邊界條件；求解安全系數(shù)時，可以不需要假定滑移面的形狀，也不需要進(jìn)行條分。強(qiáng)度折減彈塑性有限元法是目前在土坡穩(wěn)定分析中適用性廣泛、前景良好的一種數(shù)值分析方法，它將強(qiáng)度折減技術(shù)與彈塑性有限元方法相結(jié)合，在給定的評判指標(biāo)下， 通過調(diào)整折減系數(shù)對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，求得邊坡的最小穩(wěn)定安全系數(shù)。
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展開 ABAQUS邊坡穩(wěn)定性分析-強(qiáng)度折減法
本算例通過三維均質(zhì)土坡穩(wěn)定性分析來說明如何用強(qiáng)度折減法計算的安全系數(shù)。
算例需知：
需要CAE源文件的請?zhí)砑游⑿牛–ivilTutor）說明來意或通過附件下載。
算例結(jié)果：
模擬的關(guān)鍵之處：
1.摩擦角強(qiáng)度折減參數(shù)的設(shè)置
2.分析步設(shè)置采用MC本構(gòu)需用Unsymmetric
3.構(gòu)造邊坡形狀采用生死單元模擬，即接觸中的 Model Change。
4.無需設(shè)置預(yù)定義場變量
5.單元最好用C3D8.
6.需修改模型的關(guān)鍵字
BIANPO-1.BP 是點(diǎn)集合名稱，0.5是場變量，此處為強(qiáng)度折減系數(shù)的初始值。
展開 基于ABAQUS的寒區(qū)礦山邊坡危巖穩(wěn)定性分析
感激不盡
另外，有數(shù)模技術(shù)問題歡迎大家多交流~
為研究凍融循環(huán)作用對寒區(qū)礦山邊坡危巖穩(wěn)定性的影響，首先，利用有限元分析軟件ABAQUS和強(qiáng)度折減法，并結(jié)合Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則對礦山邊坡危巖算例進(jìn)行數(shù)值分析。其次，以數(shù)值計算不收斂作為模型失穩(wěn)破壞判據(jù)，分別計算不同凍融循環(huán)次數(shù)下的邊坡危巖安全系數(shù)。最后，通過與極限平衡法計算所得的理論安全系數(shù)比較驗證有限元分析結(jié)果的可靠性。結(jié)果表明：邊坡危巖安全系數(shù)隨凍融循環(huán)次數(shù)增加呈下降趨勢，其初期下降趨勢較其他階段要更快；且有限元計算與極限平衡法計算所得安全系數(shù)相差較小，分析結(jié)果可為寒區(qū)礦山邊坡安全分析提供參考。
計算說明書：
（1）案例背景：我國寒區(qū)面積約為國土面積的75%，其中季節(jié)性凍土區(qū)占國土面積的58.9%，主要集中在東北和西部地區(qū)，在極端氣溫下南方地區(qū)也存在季節(jié)性凍土（如2008年），近年來隨著東北振興、西部大開發(fā)及中部崛起戰(zhàn)略的實施，寒區(qū)巖體工程建設(shè)活動越來越多，面臨更多的巖體凍融破壞問題。如在寒區(qū)危巖體或者邊坡工程中，地表水滲透到巖體內(nèi)部，滲透水在低溫作用下對巖體產(chǎn)生凍脹破壞，并且在反復(fù)凍融作用下，整個邊坡或危巖體的穩(wěn)定性持續(xù)劣化進(jìn)而產(chǎn)生滑移破壞。
（2）計算任務(wù)：在2D平面內(nèi)實現(xiàn)凍融循環(huán)作用下危巖體的破壞判斷，考慮凍融循環(huán)作用下由于水分凍脹產(chǎn)生的應(yīng)力對危巖體結(jié)構(gòu)面的作用，考慮凍融循環(huán)作對危巖體組成材料的力學(xué)性能弱化（如抗剪強(qiáng)度參數(shù)的弱化），在雙重作用影響下，危巖體極有可能出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。該模型可以準(zhǔn)備判斷危巖體是否發(fā)生破壞，具有科研和工程實踐價值。
展開 Abaqus均質(zhì)土壩的穩(wěn)定滲流分析Step by Step ￥3
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ABAQUS案例—邊坡穩(wěn)定性分析及場變量在邊坡強(qiáng)度折減中的應(yīng)用 ￥3
本案例（附件中的inp文件）介紹了如何采用ABAQUS軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，以及介紹了場變量在邊坡強(qiáng)度折減中的應(yīng)用。介紹了采用平面應(yīng)變單元來模擬三維的邊坡穩(wěn)定問題所需要注意的問題及分析技巧。
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列25： 顯式分析的穩(wěn)定時間增量
我們關(guān)注CAE中的結(jié)構(gòu)有限元，所以主要選擇了商用結(jié)構(gòu)有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內(nèi)部實現(xiàn)方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數(shù)學(xué)上其實并不嚴(yán)謹(jǐn)，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機(jī)會。
自主結(jié)構(gòu)有限元求解器iSolver介紹視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第25篇：顯式分析的穩(wěn)定時間增量==
相對隱式分析，顯式分析在單元函數(shù)中的計算要相對簡單，只需計算應(yīng)力的更新，而少了單元剛度矩陣的求解，但顯式在增量步的自動步長、網(wǎng)格畸變的控制、質(zhì)量縮放等方面又比隱式要多做許多工作。其中求解過程中的穩(wěn)定時間增量是每個顯式分析都會遇到的問題，由于沒有迭代，顯式分析都能得到某個結(jié)果，不存在收斂問題，而結(jié)果的正確性和穩(wěn)定時間增量密切相關(guān)，很多人做顯式分析都一般直接交給商軟去做自動步長，當(dāng)商軟顯式結(jié)果發(fā)散或者結(jié)果差異很大時也不清楚怎么修改時間步長。同時，對于顯式自定義單元VUEL等子程序，Abaqus要求用戶自己計算穩(wěn)定時間增量dtimestable，Abaqus會根據(jù)用戶計算的穩(wěn)定時間增量來限制它的增量步長。本文將簡單介紹一下穩(wěn)定時間增量的概念和理想及工程應(yīng)用上的兩種計算方式，并用Abaqus中一個簡單的算例來驗證工程上的穩(wěn)定時間增量的計算公式，便于你對穩(wěn)定時間增量的理解和自己編程實現(xiàn)。
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