abaqus錨索模擬的案例
『分享』預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索的模擬！
預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索的模擬
關(guān)于這個問題，討論了不少了，俺也來發(fā)個言，僅供菜鳥參考，請大牛指正！
俺認為，這個問題首先要從預(yù)應(yīng)力錨桿這種工程措施開始：
1、破壞形式，有三種破壞形式，a,鋼筋的屈服破壞.b,錨固體（砂漿）破壞.c,錨固體和鋼筋以及圍巖的接觸面破壞。對于這三類破壞，軟件都使用理想彈塑性模型。對于A類破壞，使用屈服強度ytens和emod來描述，如果你知道錨桿不會屈服，可以設(shè)置一個較大的ytens來保證鋼筋不會屈服，當然如果你使用一個很小的ytens，那么，就可能出現(xiàn)塑性流動。對于B類破壞，是指錨固砂漿被剪破，發(fā)生單位位移時每米錨桿能承擔的力，這里一定要記住是理想彈塑性模型啊！俺的理解，這種破壞應(yīng)該在錨固體內(nèi)。軟件中這個指標叫g(shù)r_k，只會與錨固砂漿的剪切模量和錨固體的截面幾何形狀有關(guān)，gr_k=2*Pi*G/10*ln(1+2t/D)，式中G為砂漿的剪切模量，t為截面砂漿厚度，D為錨桿鋼筋的直徑。對于C類破壞，是發(fā)生在錨固體的兩個接觸面上的，但你只能定義一種。首先，你必須明確，既然是接觸類型的問題，就應(yīng)該有C和Phi，這和邊坡是類似的。這兩個參數(shù)的確定，是應(yīng)該按抗拔試驗來確定的，將試驗錨桿的最大抗拔力/錨固長度作為y軸，圍巖壓力*錨固體直徑為x軸，截距就是C，軟件中是gr_coh，傾角就是gr_fric。實際應(yīng)用中，軟件可以采用gr_coh等于D（鋼筋拔出）或者D+2t（錨固體拔出）乘于pi再乘于max（圍巖和錨固砂漿的單軸抗壓強度）/2來計算；如果不考慮圍壓的影響，gr_fric可以設(shè)置為0。
預(yù)應(yīng)力的施加，俺認為使用sel cable pretension較好，直接加在錨固段上，錨頭嘛，你應(yīng)該和梁連在一起．
展開 錨索和地下連續(xù)墻聯(lián)合支護的開挖過程模擬(Tieback Wall)
1 引言
先前的軟土地層開挖使用了地下連續(xù)墻和支桿對地層進行支護，在硬土地層開挖更多地使用地下連續(xù)墻(concrete diaphragm)和預(yù)應(yīng)力錨索(prestressed ground anchors)聯(lián)合支護，即Tie-back Wall。下面簡要總結(jié)了這個項目的模擬過程和關(guān)鍵步驟。
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 2
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 3
2 模擬過程
2.1 材料模型
模型的開挖寬度為20m，深度為15m。混凝土連續(xù)墻長度為16m，厚度為0.35m。開挖邊界兩側(cè)使用兩排錨索支護墻體。為了敘述簡潔方便，這里我使用了"錨索"，等同于"地層錨桿"的稱謂, 這是從采礦工程借用過來的一個術(shù)語，錨索與錨桿的本質(zhì)區(qū)別在于長度。在采礦工程中，一般長度8m以下的稱作錨桿，8m以上的稱作錨索。不管怎樣，這只是一個專業(yè)的稱謂。錨索長度為14.5m，與水平面的夾角為33.7°（2:3)。在開挖左側(cè)地表，存在一個10kPa/m的線性載荷。
地層由三層土組成。第一層是Silt, 厚度3m; 第二層是Sand, 厚度12m; 第三層是Loam, 厚度15m。按照上面的幾何模型建立材料模型。使用“Create borehole”工具產(chǎn)生三層土，均采用硬化土模型(Hardening soil)，排水類型按排干drained。
2.2 安裝地下連續(xù)墻
地下連續(xù)墻的模擬包括墻體模型建立以及使用界面元模擬墻與土體的相互作用。
展開 漿錨連接裝配式剪力墻Abaqus滯回模擬結(jié)果準確性驗證
圖6 漿錨連接節(jié)點Abaqus模擬結(jié)果與試驗結(jié)果對標
3.漿錨連接裝配式剪力墻Abaqus滯回性能分析結(jié)果
3.1滯回曲線與骨架曲線對比
加載初期試件處于彈性受力狀態(tài)，加載與卸載位移曲線基本重合，荷載加載到195kN拼縫處部分混凝土出現(xiàn)損傷，逐漸形成水平貫通；當荷載達到348kN時，邊緣構(gòu)件拼縫處豎直分布鋼筋屈服，試件進入屈服階段，如圖7。
圖7 鋼筋應(yīng)力云圖
模擬與試驗的滯回曲線如圖8，對比滯回曲線與文獻[1]圖8(b)發(fā)現(xiàn)，最大位移與峰值力幾乎一致，滯回環(huán)相對飽滿，但模擬中加載后期各階段的峰值力略低，這點與試驗結(jié)果不太一致.但這樣的問題，在其他文章的模擬與試驗的對比中總是會出現(xiàn)的，其主要原因是試驗中鋼筋與混凝土間的粘結(jié)-滑移效應(yīng)在模擬中采用加快鋼筋材料本構(gòu)里峰值應(yīng)力衰減速率來等效，這種等效一定程度上造成模擬得到的滯回曲線其后期峰值力低于試驗值。
模擬與試驗的骨架曲線如圖9，對比骨架曲線與文獻[1]圖8(b)發(fā)現(xiàn)模擬與試驗骨架曲線的走勢基本一致。
3.2承載力對比
對比模擬與試驗的開裂水平力Fcr、屈服水平力Fy和峰值水平力Fp，見表4.可以看出，模擬得到Fcr略高于試驗結(jié)果，F(xiàn)y與試驗結(jié)果接近，F(xiàn)p略低于試驗結(jié)果。“彈簧-梁單元”模型在裝配式漿錨連接結(jié)構(gòu)承載力計算上精度很好，幾乎與試驗接近。
表4 模擬與試驗承載力對比
4.結(jié)論
（1）模擬中使用的“彈簧-梁單元”模型彈簧剛度偏大，在以后的計算中需要適當降低剛度；
（2）模擬結(jié)果與試驗的開裂水平力、屈服水平力和峰值水平力的數(shù)值幾乎相同，Abaqus計算裝配式漿錨連接結(jié)構(gòu)承載力方面精度很好。
參考文獻
[1]陳云剛,劉家斌,郭正興,等.裝配式剪力墻水平拼縫鋼筋漿錨搭接抗震性能試驗[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2013,45(6): 83-89．
展開 ABAQUS CEL (例6) 3D模擬板錨(或螺旋樁)的上拔過程 ￥66.67
ABAQUS CEL(例6) 3D模擬板錨(或螺旋錨)的上拔過程
一、模型背景及適用性
（1）板錨或螺旋樁(Helical pile/Helical anchor)除了在陸地上有廣泛應(yīng)用，也逐漸被應(yīng)用于深海的結(jié)構(gòu)錨固，其抗拔承載力是工程上最關(guān)注的問題之一；
（2）該案例采用大變形的有限元分析（即CEL）來模擬板錨的上拔過程，避免了板錨因上拔過程中較大的位移造成的網(wǎng)格畸變問題；
（3）該模型本構(gòu)采用摩爾庫倫模型，考慮的是板錨在砂土完全排水情況下的上拔過程分析，適用于陸上錨和深海錨在完全排水的情況。
二、建模
三、模擬結(jié)果
可用模型提取土的應(yīng)力應(yīng)變分布圖，土在破壞時的速度場矢量圖，板隨拉拔位移提供的抗拔承載力。
拉拔時板錨的應(yīng)力分布圖
拉拔時板錨的應(yīng)變分布圖
展開 
ABAQUS ALE (例1) 3D模擬板錨或螺旋樁上拔過程 ￥66.67
ABAQUS ALE (例1) 3D模擬板錨或螺旋樁上拔過程
一、模型背景
1）該模型采用ALE, 即“任意的拉格朗日－歐拉自適應(yīng)網(wǎng)格”（Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing）來模擬板錨或螺旋樁單葉葉片上拔的過程；
2）模型通過自適應(yīng)網(wǎng)格來處理大變形中的網(wǎng)格畸變問題；
3）模型求解器為Abaqus standard, 因勻速拉拔而采用準靜態(tài)分析步（general，static）；
4）本構(gòu)模型為摩爾庫倫本構(gòu)模型，以模擬螺旋錨或板錨上拉時砂土的應(yīng)力應(yīng)變行為。
二、模型的建立
三、模型結(jié)果
模型可用于看拉拔過程中土的應(yīng)力應(yīng)變，砂土的速度場，板隨拉拔位移提供的抗拉承載力。
土的初始地應(yīng)力平衡狀態(tài)
土拉拔過程中的應(yīng)力分布圖
展開 基于HyperMesh網(wǎng)格劃分的Abaqus滯回問題求解—漿錨連接裝配式剪力墻滯回模擬
模型導(dǎo)成.inp文件可以方便導(dǎo)入Abaqus中進行其他方面設(shè)置并提交求解。
2.Abaqus部分
（1）Abaqus導(dǎo)入inp文件，步驟見下圖。
（2）切換到Property模塊，添加混凝土材料屬性。混凝土材料采用塑性損傷模型，首先添加材料密度=2.5E-009，步驟見下圖。
然后，添加材料彈性模量=33500、泊松比=0.2，步驟見下圖。
最后，完成混凝土塑性損傷模型的添加，步驟見下圖。第15步輸入混凝土塑性參數(shù)：膨脹角=30，偏心率=0.1，fb0/fc0=1.16,K=0.667,粘性參數(shù)。第17步輸入受壓狀態(tài)下混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。第18步輸入受壓狀態(tài)下混凝土的損傷因子和非彈性應(yīng)變。第21步輸入受拉狀態(tài)下混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。第23步輸入受拉狀態(tài)下混凝土的損傷因子和非彈性應(yīng)變。
我們這里輸入C45混凝土受壓、受拉行為的應(yīng)力-應(yīng)變、損傷因子-塑性應(yīng)變數(shù)據(jù)，其他級別混凝土的塑性損傷模型數(shù)據(jù)可以聯(lián)系我索要。
（3）添加鋼筋材料屬性。鋼筋材料采用彈塑性模型，首先添加材料密度=7.85E-009，步驟見下圖。
然后，添加材料彈性模量=206000、泊松比=0.2，步驟見下圖。
最后，完成鋼筋彈塑性材料模型的添加，步驟見下圖，參數(shù)見下圖。
此外，此有限元模型里還包含用于模擬漿錨連接的桿單元，包含用于模擬上下兩片剪力墻間填充彈性膠粘劑的塊單元，如果讀者的模型也使用到這兩者單元，聯(lián)系我索要相應(yīng)材料參數(shù)，其按添加方法與上一致，這里不一一講述。
（4）鋼筋混凝土試件，其中鋼筋往往應(yīng)用桿單元模擬，所以需要修改單元截面大小為鋼筋橫截面的實際面積，步驟見下圖。
（5）關(guān)于彈簧單元，在Abaqus需要設(shè)定剛度和阻尼，步驟見下圖。若試件中無使用彈簧單元可以忽略這步。
展開 ABAQUS連接器應(yīng)用案例，J10飛機通過阻攔索減速，降落在航母上的過程模擬 ￥80
ABAQUS連接器的一個應(yīng)用案例，用連接器模擬航母上的阻攔索，J10飛機以一定的初速度降落在航母甲板上，飛機的尾勾掛在阻攔索上，通過連接器的剛性對飛機進行減速，通過本案例您將學(xué)會ABAQUS中連接器的使用
