abaqus固結(jié)時(shí)間
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus固結(jié)時(shí)間的視頻教程
abaqus三軸固結(jié)排水試驗(yàn)?zāi)M
abaqus三軸固結(jié)排水試驗(yàn)?zāi)M 摩爾庫倫模型 劍橋模型 簡(jiǎn)單后處理
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abaqus固結(jié)時(shí)間的實(shí)例教程
當(dāng)土壤承受負(fù)荷和溫度變化時(shí)，必須解決一個(gè)描述變形，孔隙流體流動(dòng)和通過土壤傳熱的方程組耦合問題，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)固結(jié)行為。在這個(gè)問題中，說明了Abaqus / Standard對(duì)一維熱固結(jié)建模的能力。研究了一維全飽和土在恒定表面載荷和恒定表面溫度下的固結(jié)行為，并將所得結(jié)果與Aboustit等人的結(jié)果進(jìn)行了比較。 （1985）。
問題描述
該問題可以視為與1.15.1節(jié)“ Terzaghi固結(jié)問題”的熱學(xué)對(duì)應(yīng)。該部分中的討論同樣適用于此問題，此處不再贅述。圖1.15.6-1顯示了線性彈性土柱在恒定表面壓力和恒定表面溫度下的一維熱彈性固結(jié)。該列高7個(gè)單位，寬2個(gè)單位。土體底部受到約束，并且除允許自由流動(dòng)的頂表面外，土體的所有側(cè)面均不可滲透。頂表面承受1單位的恒定壓力和50單位的恒定溫度。假定土壤已完全飽和。重力被忽略了。 Aboustit等人報(bào)道的材料性能。 （1985）被使用。土壤是彈性的，模量為6000單位，泊松比為0.4。土壤的滲透率為4×10-6單位，比重為1單位。由于Aboustit等。 （1985年）只使用了一組熱性質(zhì)，對(duì)于固體和孔隙流體使用相同的熱性質(zhì)。比熱為40單位，密度為1單位。土壤和孔隙流體的電導(dǎo)率為0.2單位，熱膨脹系數(shù)為0.3×10-6。
One-dimensional thermal consolidation model.
限制了所有垂直于側(cè)面的位移以強(qiáng)制執(zhí)行一維行為。固結(jié)分析使用具有自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)的瞬態(tài)土固結(jié)步驟進(jìn)行。此問題的時(shí)間步進(jìn)由兩個(gè)參數(shù)控制：一個(gè)參數(shù)控制溫度場(chǎng)時(shí)間積分的準(zhǔn)確性，另一個(gè)參數(shù)控制孔隙流體流時(shí)間積分的準(zhǔn)確性。孔隙流體溶液的穩(wěn)定性極限為
它規(guī)定了最小時(shí)間增量。該方程式中使用的變量在《 Abaqus Analysis用戶指南》第6.8.1節(jié)“耦合的孔隙流體擴(kuò)散和應(yīng)力分析”中定義。
展開 部分公式不能顯示，可下載PDF查看
這個(gè)問題提出了在圓柱形熱源周圍飽和土壤中固結(jié)的解決方案。布克和薩維維杜（Booker and Savvidou，1985）對(duì)該問題進(jìn)行了研究，它代表了埋在飽和土壤中的放射性廢物罐問題的理想化。由于來自罐的熱輻射而發(fā)生的溫度變化導(dǎo)致孔隙水的膨脹量大于土壤中的孔隙，導(dǎo)致熱源周圍的孔隙壓力增加。產(chǎn)生的孔隙壓力梯度將孔隙流體驅(qū)離熱源，導(dǎo)致孔隙壓力隨時(shí)間消散。 Booker和Savvidou開發(fā)了針對(duì)點(diǎn)熱源深埋在飽和土壤中的基本問題的分析解決方案。隨后，他們使用該分析解決方案得出了圓柱熱源周圍固結(jié)問題的近似解決方案。該問題為Abaqus中的耦合熱固結(jié)能力提供了驗(yàn)證。飽和土壤的分析需要耦合應(yīng)力-擴(kuò)散方程的解，Abaqus中使用的公式在《 Abaqus理論指南》第2.8節(jié)“多孔介質(zhì)分析”中有詳細(xì)描述。熱固結(jié)能力還可以與應(yīng)力擴(kuò)散方程完全耦合地求解傳熱方程（同時(shí)考慮傳導(dǎo)和對(duì)流效應(yīng)），從而模擬孔隙壓力對(duì)孔隙流體和管道中溫度場(chǎng)的影響。土壤，反之亦然。
定義幾何形狀和材料特性的參數(shù)的數(shù)值是基于Lewis和Schrefler（2000）對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行的參數(shù)研究中給出的細(xì)節(jié)。
問題描述
問題設(shè)置如圖1.15.7-1所示。半徑為0.1604 m，高度為2.5 m的圓柱形熱源被埋在半徑和高度均等于10 m的圓柱形土壤中。實(shí)際上，土壤的圓柱形體積代表了圍繞熱源的無限介質(zhì)。重力被忽略了。由于邊界條件（下面將詳細(xì)討論），問題基本上是一維的，唯一的梯度是在徑向上。分析的目的是預(yù)測(cè)整個(gè)土壤質(zhì)量，特別是熱源附近的孔隙壓力和溫度隨時(shí)間的變化。
幾何和模型
利用垂直方向的對(duì)稱性，僅對(duì)問題的一半進(jìn)行建模。使用三維和軸對(duì)稱的溫度-孔壓力元件均可解決此問題。為了呈現(xiàn)結(jié)果，選擇了三維元素類型C3D8RPT。
展開 該問題提出了在圓柱熱源周圍的飽和土壤中固結(jié)的解決方案。布克和薩維維杜（Booker and Savvidou，1985）對(duì)該問題進(jìn)行了研究，它代表了埋在飽和土壤中的放射性廢物罐問題的理想化。由于來自罐的熱輻射而發(fā)生的溫度變化導(dǎo)致孔隙水的膨脹量大于土壤中孔隙的膨脹量，導(dǎo)致熱源周圍的孔隙壓力增加。產(chǎn)生的孔隙壓力梯度將孔隙流體驅(qū)離熱源，導(dǎo)致孔隙壓力隨時(shí)間消散。Booker和Savvidou開發(fā)了一種針對(duì)點(diǎn)熱源深埋在飽和土壤中的基本問題的分析解決方案。隨后，他們使用該分析解決方案得出了圓柱熱源周圍固結(jié)問題的近似解決方案。此問題為Abaqus中耦合的熱固結(jié)能力提供了驗(yàn)證。飽和土壤的分析需要耦合應(yīng)力擴(kuò)散方程的解，Abaqus中使用的公式在《 Abaqus理論指南》第2.8節(jié)“多孔介質(zhì)分析”中有詳細(xì)描述。熱固結(jié)能力還可以與應(yīng)力擴(kuò)散方程完全耦合地求解傳熱方程（同時(shí)考慮傳導(dǎo)和對(duì)流效應(yīng)），從而模擬孔隙壓力對(duì)孔隙流體和管道內(nèi)溫度場(chǎng)的影響。土壤，反之亦然。
定義幾何形狀和材料特性的參數(shù)的數(shù)值是基于Lewis和Schrefler（2000）對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行的參數(shù)研究中給出的細(xì)節(jié)。
問題描述
問題設(shè)置如圖1.15.7-1所示。半徑為0.1604 m，高度為2.5 m的圓柱狀熱源被埋在半徑和高度均等于10 m的圓柱狀土壤中。實(shí)際上，土壤的圓柱形體積代表了圍繞熱源的無限介質(zhì)。重力被忽略了。由于邊界條件（下面將詳細(xì)討論），問題基本上是一維的，唯一的梯度是在徑向方向上。分析的目的是預(yù)測(cè)整個(gè)土壤質(zhì)量，特別是熱源附近的孔隙壓力和溫度隨時(shí)間的變化。
幾何和模型
利用垂直方向的對(duì)稱性，僅對(duì)問題的一半進(jìn)行建模。使用三維和軸對(duì)稱耦合的溫度-孔壓力元件都可以解決此問題。為了呈現(xiàn)結(jié)果，選擇了三維元素類型C3D8RPT。
展開 鄧肯張模型(duncan-chang model)模擬3維比奧固結(jié)(biot consolidation)沉降
1、 模型建立
建立一個(gè)10m*10m*10m的土體，干密度為1.8t/m3，水的容重為10kN/m3，假設(shè)地下水位與土體地面齊平，即土體為飽和土。
土體本構(gòu)為原始鄧肯張模型(duncan-chang model)：該本構(gòu)為非線性彈性本構(gòu)，彈性模量和泊松比隨著圍壓的變化而發(fā)生變化，包含11個(gè)材料參數(shù)，通過子程序UMAT使鄧肯張模型的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系在ABAQUS中得以實(shí)現(xiàn)。
模型邊界條件：
1） 土體底部固定，四周邊界僅允許發(fā)生豎向沉降位移，土體在自重及初始圍壓50kPa下進(jìn)行預(yù)固結(jié)；
2） 模型只能通過表面進(jìn)行排水；
3） 在取得地應(yīng)力平衡后，在土體頂部施加200kPa壓強(qiáng)使土體發(fā)生固結(jié)沉降。
模型初始條件：
1） 模型初始固結(jié)壓強(qiáng)為50kPa，在自重（重力加速10m/s2）條件下，在ABAQUS中建立初始地應(yīng)力平衡（即，初始有效應(yīng)力平衡）；
2） 模型初始孔隙率為1.5（即，初始孔隙率的平衡）；
3） 模型假設(shè)孔壓呈線性分布，頂面孔壓為0，底部初始孔壓為100kPa（即，初始孔隙水壓力平衡）；
4） 賦予模型狀態(tài)變量：歷史上最大的偏應(yīng)力，固結(jié)應(yīng)力和應(yīng)力水平。
2、 模擬結(jié)果
模擬結(jié)束時(shí)的孔隙水壓力分布圖
模擬結(jié)束時(shí)的土體有效應(yīng)力分布圖
土體表面的時(shí)間應(yīng)變曲線
土體表面的時(shí)間沉降曲線
土體的初始固結(jié)壓力（賦予土體的初始狀態(tài)變量）
展開 今天分享一個(gè)計(jì)算復(fù)合地基固結(jié)沉降的abaqus模型。很多初次對(duì)復(fù)合地基建模新手總是會(huì)疲于處理復(fù)雜的接觸問題。如果是帶樁帽的剛性樁，一個(gè)模型的接觸面可能會(huì)有上百個(gè)，很容易出現(xiàn)接觸問題。
模型簡(jiǎn)介：樁網(wǎng)復(fù)合地基abaqus模型，cae文件版本為2019，也可以用inp文件生成cae文件，這個(gè)對(duì)版本沒有要求。模型分析的目的是得到填土過程中地基固結(jié)沉降，模型各部分尺寸如下圖。
網(wǎng)格劃分后的模型如下圖所示。建模時(shí)候建立了很多個(gè)樁間距的模型，因此
土工格柵embedded在墊層內(nèi)，實(shí)際上的格柵的網(wǎng)格尺寸很小，不可能按照實(shí)際尺寸進(jìn)行建模，可以采用單位長(zhǎng)度范圍內(nèi)的格柵抗拉剛度等效的方法方法格柵的尺寸。
模型中解除對(duì)共有194對(duì)接觸對(duì)，下圖中204包含了模型計(jì)算過程中為實(shí)現(xiàn)填土加載設(shè)置的kill單元體操作，見interaction管理器的最后幾欄。
模型接觸對(duì)處理技巧：先用“Find contact pairs” 自動(dòng)搜索接觸對(duì)，注意看第一列，他是以兩個(gè)part名加短橫線命名接觸對(duì)，短橫線之前的是主面，短橫線之后是從面。樁網(wǎng)復(fù)合地基中，樁由于剛度較大，必須是主面，根據(jù)這一點(diǎn)要求，選中樁名字在后的接觸對(duì)，然后點(diǎn)擊切換主從面，點(diǎn)擊一次就行，點(diǎn)擊完成后接觸面名稱不會(huì)變，但是主從面已經(jīng)對(duì)換了。
分析完成后結(jié)果如下圖，其他細(xì)節(jié)可以從模型中查看。
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很多人在選擇流固耦合課程時(shí)，擔(dān)心 “花了錢、耗了時(shí)間，最后還是不會(huì)用”—— 這正是普通課程的常見問題。而技術(shù)鄰的ABAQUS流固耦合定制培訓(xùn)，從 “降低學(xué)習(xí)成本、提升學(xué)習(xí)回報(bào)” 出發(fā)，讓你不用在 “無效學(xué)習(xí)” 上浪費(fèi)精力，每一分鐘的投入都能轉(zhuǎn)化為解決問題的能力。
一、時(shí)間成本：普通課程 “繞遠(yuǎn)路”，技術(shù)鄰 “抄近道”
學(xué)習(xí)ABAQUS流固耦合的核心時(shí)間成本，在于 “多久能學(xué)會(huì)解決自己的問題
ABAQUS 小應(yīng)變分析(例5) 考慮比奧固結(jié)的地基承載力分析
該模型模擬剛性條形基礎(chǔ)(strip foundation)在滲流固結(jié)作用下的地基承載力。該工況在陸地粘土地基和海洋淺基礎(chǔ)(shallow foundation)中被廣泛考慮。為考慮比奧固結(jié)對(duì)地基承載力的影響，該模擬采用修正劍橋模型(MCC)。該模型(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
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
鄧肯張模型(duncan-chang model)模擬3維比奧固結(jié)(biot consolidation)沉降
1、 模型建立
建立一個(gè)10m*10m*10m的土體，干密度為1.8t/m3，水的容重為10kN/m3，假設(shè)地下水位與土體地面齊平，即土體為飽和土。
土體本構(gòu)為原始鄧肯張模型(duncan-chang model)：該本構(gòu)為非線性彈性本構(gòu)
abaqus水泥土樁復(fù)合地基固結(jié)沉降變形分析
今天分享一個(gè)計(jì)算復(fù)合地基固結(jié)沉降的abaqus模型。很多初次對(duì)復(fù)合地基建模新手總是會(huì)疲于處理復(fù)雜的接觸問題。如果是帶樁帽的剛性樁，一個(gè)模型的接觸面可能會(huì)有上百個(gè)，很容易出現(xiàn)接觸問題。
模型簡(jiǎn)介：樁網(wǎng)復(fù)合地基abaqus模型，cae文件版本為2019，也可以用inp文件生成cae文件，這個(gè)對(duì)版本沒有要求。模型分析的目的是得到填土過程中地基固結(jié)沉降，模型各部分尺寸如下圖。
該問題提出了在圓柱熱源周圍的飽和土壤中固結(jié)的解決方案。布克和薩維維杜（Booker and Savvidou，1985）對(duì)該問題進(jìn)行了研究，它代表了埋在飽和土壤中的放射性廢物罐問題的理想化。由于來自罐的熱輻射而發(fā)生的溫度變化導(dǎo)致孔隙水的膨脹量大于土壤中孔隙的膨脹量，導(dǎo)致熱源周圍的孔隙壓力增加。產(chǎn)生的孔隙壓力梯度將孔隙流體驅(qū)離熱源，導(dǎo)致孔隙壓力隨時(shí)間消散。Booker和Savvidou開發(fā)了一種針對(duì)點(diǎn)熱源深埋在飽和土壤中的基本問題的分析解決方案
可以采用擴(kuò)展的劍橋模型來假設(shè)黏土是彈塑性的。 粘土層分為六個(gè)相等的子層。 表4.6給出了每個(gè)黏土子層的劍橋模型參數(shù)。 該表還給出了每個(gè)子層的原位應(yīng)力和預(yù)固結(jié)應(yīng)力。 計(jì)算合并結(jié)算使用有限元合并程序在加載的帶材區(qū)域相對(duì)于時(shí)間的中心位置。
SOLUTION（文件名：Chapter4 Example8.cae）：如您所知，參數(shù)κ定義了劍橋模型中土壤的彈性行為，并且通過方程式κ
當(dāng)土壤承受負(fù)荷和溫度變化時(shí)，必須解決一個(gè)描述變形，孔隙流體流動(dòng)和通過土壤傳熱的方程組耦合問題，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)固結(jié)行為。在這個(gè)問題中，說明了Abaqus / Standard對(duì)一維熱固結(jié)建模的能力。研究了一維全飽和土在恒定表面載荷和恒定表面溫度下的固結(jié)行為，并將所得結(jié)果與Aboustit等人的結(jié)果進(jìn)行了比較。 （1985）。
問題描述
該問題可以視為與1.15.1節(jié)“ Terzaghi固結(jié)問題”
部分公式不能顯示，可下載PDF查看
這個(gè)問題提出了在圓柱形熱源周圍飽和土壤中固結(jié)的解決方案。布克和薩維維杜（Booker and Savvidou，1985）對(duì)該問題進(jìn)行了研究，它代表了埋在飽和土壤中的放射性廢物罐問題的理想化。由于來自罐的熱輻射而發(fā)生的溫度變化導(dǎo)致孔隙水的膨脹量大于土壤中的孔隙，導(dǎo)致熱源周圍的孔隙壓力增加。產(chǎn)生的孔隙壓力梯度將孔隙流體驅(qū)離熱源，導(dǎo)致孔隙壓力隨時(shí)間消散
