ABAQUS設(shè)置體積力
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
ABAQUS設(shè)置體積力的視頻教程
ABAQUS無粘結(jié)曲線預(yù)應(yīng)力筋的孔道摩擦力——采用連接器單元設(shè)置摩擦屬性
ABAQUS通常采用連接器單元建立無粘結(jié)曲線預(yù)應(yīng)力筋的曲線孔道（建立方法可觀看視頻“ABAQUS快速實(shí)現(xiàn)無粘結(jié)曲線預(yù)應(yīng)力混凝土or考慮粘結(jié)滑移的曲線預(yù)應(yīng)力混凝土”）。由于曲線預(yù)應(yīng)力筋與孔道存在法向擠壓，因此存在摩擦力，本視頻演示了采用連接器單元建立孔道的摩擦屬性，并在無粘結(jié)曲線預(yù)應(yīng)力混凝土的孔道內(nèi)考慮摩擦力。 需要建立曲線預(yù)應(yīng)力筋孔道的插件可見我的第一期教程
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ABAQUS設(shè)置體積力的實(shí)例教程
物體受力在單一應(yīng)力狀態(tài)下，內(nèi)部各點(diǎn)也是單一狀態(tài)。在部分科研理論分析中，需要在物體內(nèi)部挖孔，利用逆推法推導(dǎo)物理量。例如下圖所示，受Y方向某拉力作用，各點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)為：
在圓孔中心位置建立圓柱坐標(biāo)系，該應(yīng)力狀態(tài)在圓柱坐標(biāo)系下的公式為：
在這種情況下反推物理量，需要對(duì)曲面施加基于圓柱坐標(biāo)系的面力。
案例如下：在圓弧面基于圓柱坐標(biāo)系施加等效于單向應(yīng)力狀態(tài)的面力。
加載前先建立圓柱坐標(biāo)系（注意R軸方向?yàn)?度位置，T軸方向?yàn)榻嵌仍龃蠓较?，示意圖見文后的加載圖）
具體設(shè)置方法為：Load>Create Load>Mechanical>surface traction
選中中間曲面后，先設(shè)置徑向力，按以下參數(shù)設(shè)置：
Distribution：應(yīng)力分配，點(diǎn)擊后面的f(x)創(chuàng)建一個(gè)基于圓柱坐標(biāo)系的表達(dá)式，Local system 要選擇圓柱坐標(biāo)系，Th為角度變量。
Traction：選擇General，為一般力。
Vector：點(diǎn)擊選擇圖標(biāo)后，依次選擇（0，0，0） （-1，0，0） ，坐標(biāo)選擇建立的圓柱坐標(biāo)系。
注：面力方向矢量是基于所選坐標(biāo)系，（-1，0，0）就是沿圓柱坐標(biāo)系下的R軸反向。
Magnitude：選擇應(yīng)力大小為1。
然后在創(chuàng)建一個(gè)Load,設(shè)置切向力，如下圖所示，也是基于圓柱坐標(biāo)系。
再創(chuàng)建一個(gè)Load，在整體坐標(biāo)系下對(duì)兩側(cè)的平面施加Y方向的面力，大小為1，同時(shí)對(duì)后面的面施加全約束。
最后加載形式為下圖所示：
求解結(jié)果如下圖：
大部分位置應(yīng)力在0.99~1.01之間，為單向應(yīng)力狀態(tài)，加載方式正確。
本問題的關(guān)鍵是面力的方向問題，在選擇面力的方向矢量時(shí)，是基于所選坐標(biāo)系。
展開 1、單獨(dú)顯示螺栓
2、選擇AUXILIARIES>PRTENS>Assistant，選擇Surface--Solid Property和Detect and create all possible pretensions（一步操作中完成四個(gè)螺栓的預(yù)緊力加載），選擇螺栓單元，Next。
3、選擇預(yù)緊力截面參考點(diǎn)，Next。
4、定義預(yù)緊力截面和預(yù)緊力方向。選擇螺栓截面上兩點(diǎn)，方向沿著螺栓軸向，繼續(xù)下一步操作。
5、施加預(yù)緊力載荷。選擇crate CLOAD，輸入大小為3000N的預(yù)緊力（預(yù)緊力沿著x正向，其只有一個(gè)自由度），ANSA會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)預(yù)緊力分析步。選擇Show Selected Elements，關(guān)掉SHADOW顯示，觀察預(yù)緊力方向和截面位置。剩下三個(gè)螺栓會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建預(yù)緊力。
6、點(diǎn)擊Finish完成預(yù)緊力加載
在ANSA中ABAQUS模板下螺栓預(yù)緊力設(shè)置.pdf
展開 有限元模擬條形基礎(chǔ)持力層
模型概況
基礎(chǔ)形式：條形基礎(chǔ)
基底摩擦條件：完全粗糙
荷載情況：基礎(chǔ)承受豎向荷載
模擬的目標(biāo)
1、地基初始應(yīng)力狀態(tài)
2、條形基礎(chǔ)持力層在極限狀態(tài)的位移場(chǎng)
3、地基極限承載力
模型的注意事項(xiàng)
1、 基礎(chǔ)簡化為剛性基礎(chǔ)
2、 該問題簡化為平面應(yīng)變問題，采用 CPE4 四節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)變單元
3、 基底“完全粗糙”在模型中的體現(xiàn)：約束基底范圍的水平位移
4、 彈性階段采用線彈性本構(gòu)模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構(gòu)模型
5、 基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土層的重力以等效荷載替代
6、 獲取基礎(chǔ)持力層“荷載沉降曲線”的方法：指定基底范圍的沉降，沉降值要足夠大，確保持力層進(jìn)入極限破壞狀態(tài)。通過給定的沉降求解基底范圍節(jié)點(diǎn)的豎向約束力。
有限元模型
在加載分析步中，指定基底范圍的沉降為 y 方向 -0.3m（見下圖），以此確保地基達(dá)到破壞狀態(tài)。
基礎(chǔ)持力層極限狀態(tài)下的位移場(chǎng)
通過 YZ 平面鏡像，得到左部分的位移場(chǎng)。
基底壓力與沉降關(guān)系曲線
從關(guān)系曲線拐點(diǎn)處可以得到基礎(chǔ)持力層的極限承載力：320.7 kPa。
地基初始應(yīng)力場(chǎng)設(shè)置
本例的地基初始應(yīng)力場(chǎng)是由自重、基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)土體等效荷載產(chǎn)生的。
在 Initial 初始步中定義 Geostatic stress ,分別設(shè)置地基模型頂面、底面的豎向坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的應(yīng)力（如下圖），ABAQUS 會(huì)根據(jù)兩端的應(yīng)力進(jìn)行線性插值構(gòu)建應(yīng)力場(chǎng)。
此外，要保證初始應(yīng)力場(chǎng)的平衡，需要在 geostatic 分析步正確施加地基的重度（Body force）、外荷載（基礎(chǔ)埋深范圍土體的等效荷載）。
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ABAQUS設(shè)置體積力的最新內(nèi)容
物體受力在單一應(yīng)力狀態(tài)下，內(nèi)部各點(diǎn)也是單一狀態(tài)。在部分科研理論分析中，需要在物體內(nèi)部挖孔，利用逆推法推導(dǎo)物理量。例如下圖所示，受Y方向某拉力作用，各點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)為：
在圓孔中心位置建立圓柱坐標(biāo)系，該應(yīng)力狀態(tài)在圓柱坐標(biāo)系下的公式為：
在這種情況下反推物理量，需要對(duì)曲面施加基于圓柱坐標(biāo)系的面力。
案例如下：在圓弧面基于圓柱坐標(biāo)系施加等效于單向應(yīng)力狀態(tài)的面力
有限元模擬條形基礎(chǔ)持力層
模型概況
基礎(chǔ)形式：條形基礎(chǔ)
基底摩擦條件：完全粗糙
荷載情況：基礎(chǔ)承受豎向荷載
模擬的目標(biāo)
1、地基初始應(yīng)力狀態(tài)
2、條形基礎(chǔ)持力層在極限狀態(tài)的位移場(chǎng)
3、地基極限承載力
模型的注意事項(xiàng)
1、 基礎(chǔ)簡化為剛性基礎(chǔ)
2、 該問題簡化為平面應(yīng)變問題，采用 CPE4 四節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)變單元
3、 基底“完全粗糙”在模型中的體現(xiàn)：約束基底范圍的水平位移
1、單獨(dú)顯示螺栓
2、選擇AUXILIARIES>PRTENS>Assistant，選擇Surface--Solid Property和Detect and create all possible pretensions（一步操作中完成四個(gè)螺栓的預(yù)緊力加載），選擇螺栓單元，Next。
3、選擇預(yù)緊力截面參考點(diǎn)，Next。
4、定義預(yù)緊力截面和預(yù)緊力方向。選擇螺栓截面上兩點(diǎn)
