土結(jié)構(gòu)相互作用的案例
管土相互作用的PSI單元
在ABAQUS中，管土相互作用的PSI單元該怎么設(shè)置呢
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與特征 附車(chē)輛與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用下載
4.2.2 行星齒輪傳動(dòng)混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)
該結(jié)構(gòu)兼顧串聯(lián)式和并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的能量傳輸路線，通過(guò)能量管理策略進(jìn)行控制，使行星齒輪傳動(dòng)混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)具有了并聯(lián)式和串聯(lián)式的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，從而能夠工號(hào)的協(xié)調(diào)各動(dòng)力部件，使動(dòng)力系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而保證該動(dòng)力系統(tǒng)在各種工況下使汽車(chē)運(yùn)行于最佳狀態(tài)。
行星齒輪混聯(lián)式構(gòu)型方案的優(yōu)點(diǎn)：
1)由于行星排結(jié)構(gòu)的特殊性，可以通過(guò)調(diào)節(jié)任意兩個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使另一個(gè)構(gòu)件轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩為0。這樣可以去掉離合器，通過(guò)調(diào)節(jié)行星排轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來(lái)起到發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)起步的效果。去掉離合器，不僅簡(jiǎn)化的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)使系統(tǒng)的模型簡(jiǎn)化，省去控制過(guò)程的不連續(xù)性和非線性；
2)可以實(shí)現(xiàn)純電行駛、怠速停機(jī)模式等，最大限度提升整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性。
行星齒輪傳動(dòng)混聯(lián)式構(gòu)型方案的缺點(diǎn)：
1)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，控制難度大；
2)不適于較大負(fù)荷的轉(zhuǎn)矩傳輸，更適合小型乘用車(chē)。
綜上，行星齒輪混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)于各種道路運(yùn)行工況都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，無(wú)論是在高速公路上還是在市區(qū)工況中行駛，其經(jīng)濟(jì)性和排放都具有優(yōu)勢(shì)。
下載地址：車(chē)輛與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用
展開(kāi) 使用 COMSOL 模擬聲-結(jié)構(gòu)的相互作用
大多數(shù)這些多物理場(chǎng)接口都包含在“聲學(xué)模塊”的第六個(gè)分支中，即聲學(xué)-結(jié)構(gòu)分支，在該分支中，壓力聲學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)相互耦合。在熱黏性聲學(xué)分支中還有更多將熱黏性聲學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)耦合的技術(shù)。下圖顯示了可用于 ASI 分析的多物理場(chǎng)接口。
可用于 ASI 分析的多物理場(chǎng)接口。
首先，我們來(lái)討論如何使用預(yù)定義的多物理場(chǎng)接口進(jìn)行聲固耦合分析，然后說(shuō)明當(dāng)選定的接口之間不存在預(yù)定義的多物理場(chǎng)功能時(shí)，如何手動(dòng)添加接口并定義耦合。
使用預(yù)定義的多物理場(chǎng)接口對(duì)聲固耦合進(jìn)行建模
預(yù)定義的多物理場(chǎng)接口允許您在模型中包含多種材料類(lèi)型，例如流體，線性彈性材料，多孔介質(zhì)和壓電設(shè)備。此外，不同材料之間的耦合會(huì)自動(dòng)為您完成。根據(jù)模型中包括的材料類(lèi)型以及您要在頻域還是時(shí)域中解決問(wèn)題，選擇一個(gè)特定的接口。
我們以聲學(xué)結(jié)構(gòu)交互教程為例。我們想要對(duì)入射平面波與水中的彈性鋁制圓柱體的相互作用進(jìn)行建模。聲音會(huì)引起彈性圓柱體的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而將新的聲波輻射到流體中。因此，需要在聲學(xué)介質(zhì)（水）和圓柱體之間進(jìn)行完全雙向耦合才能真實(shí)地模擬這種情況。下圖顯示了浸入水中的鋁制圓柱體。入射波的頻率為 60 kHz（在超聲區(qū)域）。圓柱體的高度為 2 厘米，直徑為 1 厘米。水的聲域范圍截?cái)嘣谝粋€(gè)直徑較大的球體中。
浸入水中的鋁圓筒的幾何結(jié)構(gòu)。
在這里，我們有兩種類(lèi)型的材料，流體（水）和線性彈性材料（鋁），并且我們想進(jìn)行頻域分析以獲得總聲場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)時(shí)諧解。為了建立模型，我們選擇聲學(xué)-固體相互作用，頻域多物理場(chǎng)接口。該接口涉及兩個(gè)單物理場(chǎng)接口：固體力學(xué)和壓力聲學(xué)，頻域。它還在Multiphysics“多物理場(chǎng)”節(jié)點(diǎn)下定義了聲學(xué)-結(jié)構(gòu)邊界耦合特征。
展開(kāi) 考慮樁-土相互作用某橋梁樁基靜力計(jì)算分析
樁-土相互作用一直是有限元模擬類(lèi)比較頭疼的問(wèn)題，常規(guī)分析方法分為兩種：
1、采用接觸單元模擬樁-土相互作用，此種方法非線性程度較大，且計(jì)算耗時(shí)，占用計(jì)算資源較多，多用于實(shí)體單元模擬局部細(xì)微結(jié)構(gòu)情況，例如常見(jiàn)的單樁靜力分析。
2、采用彈簧間接模擬樁-土相互作用，此種方法將樁-土之間的相互作用采用等效彈簧來(lái)進(jìn)行模擬，適用于一般工程類(lèi)設(shè)計(jì)，且我國(guó)規(guī)范諸多條文中均有一定的計(jì)算方法，常見(jiàn)設(shè)計(jì)軟件例如Midas civil也均采用此類(lèi)方法進(jìn)行模擬。
本次計(jì)算模擬采用上述第二種方法進(jìn)行。
一、工程概況
承臺(tái)全樁基礎(chǔ)斷面尺寸為8.5m*8.5m，如下圖所示。其中，承臺(tái)厚3m，全樁長(zhǎng)32m，采用4根直徑為2m的鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)混凝土全部采用C30混凝土，彈性模量，泊松比μ=0.2，質(zhì)量密度為2500kg/m3，地基土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=10000kN/m^4,上部荷載為軸力F=31450KN，水平剪力V=2487KN，彎矩M=5874KN.m，采用ANSYS對(duì)其進(jìn)行靜力計(jì)算分析。
二、模擬思路
按照規(guī)范，地基土堆樁柱側(cè)面的地基系數(shù)隨深度y成正比例增長(zhǎng)，即C=my（m是“m”法的地基系數(shù)），故可先從覆蓋層頂面（沖刷線）向下繪出地基系數(shù)圖，如下圖所示。本例將樁柱全長(zhǎng)等分為18段，各中間集中彈簧的剛度可按下式計(jì)算：
頂部集中彈簧的剛度為：K0=W0*b
各集中彈簧計(jì)算剛度如下
按照上述思路，本工程計(jì)算模擬思路如下：
1）采用beam188模擬樁基礎(chǔ)與承臺(tái)；
2）承臺(tái)與樁基礎(chǔ)樁頂采用MPC184剛臂單元模擬剛接關(guān)系；
3）采用彈簧單元模擬不同深度處土層對(duì)樁的作用，通過(guò)不同彈簧剛度實(shí)現(xiàn)。
展開(kāi) 
土壤與結(jié)構(gòu)相互作用的研究一例
89272-abaqus.part1.rar
89274-abaqus.part2.rar
89276-abaqus.part3.rar
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89284-abaqus.part5.rar
89283-abaqus.part6.rar
ANSYS樁土相互作用，樁頂豎向靜載，求摩擦力
接觸是target170和173，土體和樁體是solid185采用edp本構(gòu)，keyopt（1）=0，keyopt（12）=2，keyopt（10）=2，keyopt（4）=2，接觸間方向互指，摩擦系數(shù)也定義由于是edp，沒(méi)有粘聚力等，樁側(cè)摩擦力結(jié)果為0，樁底有不同程度摩擦結(jié)果。
基于ANSYS的高樁碼頭樁-土相互作用下受力響應(yīng)分析
本次推送算例以一處高樁碼頭考慮樁-土相互作用收靜載作用下的分析。
研究樁體工作形狀是對(duì)基樁豎向力學(xué)行為分析的前提。樁體與周?chē)馏w的剛度相差很大，一般在兩者的界面處不滿足變形協(xié)調(diào)條件，次數(shù)就需要解除單元來(lái)進(jìn)行處理。因此，從樁-土相互作用的角度出發(fā)，研究樁體-土體的荷載傳遞方式和樁、土層材料對(duì)基樁豎向承載性能的影響，對(duì)正確評(píng)價(jià)樁基豎向承載能力具有重要意義。
樁-土相互作用中所采用的單元
由于土體本身的復(fù)雜性、土層材料的非線性，土體與結(jié)構(gòu)之間的摩擦相互作用產(chǎn)生非連續(xù)的變形，從而使得求解變得更加困難。目前常見(jiàn)的接觸面處理的方式有：（1）直接法；（2）接觸力學(xué)法；（3）接觸面單元法，即在兩相鄰接觸物體邊界上，引入接觸面單元，在相鄰接觸物體間起過(guò)渡作用，通過(guò)增量和迭代手段調(diào)整單元本構(gòu)模型中的參數(shù)，模擬其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，該方法操作簡(jiǎn)單，概念清晰，易于實(shí)現(xiàn)。
ANSYS中對(duì)于3D接觸單元設(shè)置，采用面-面接觸的方式。通常將剛性物體的面，作為目標(biāo)面，即Targe170單元，對(duì)于柔性物體的表面，當(dāng)做接觸面，常采用Conta173單元。
有關(guān)接觸單元和目標(biāo)單元的控制選項(xiàng)與輸出，詳情可去參考王新敏老師的《ANSYS結(jié)構(gòu)分析單元與應(yīng)用》一書(shū)，里面總結(jié)的非常詳細(xì)，對(duì)于每個(gè)參數(shù)的取值與物理含義都解釋的面面俱到。
在實(shí)際工程中，樁土相互作用接觸面的摩擦系數(shù)選取比較復(fù)雜，它與樁側(cè)表面的粗糙程度有關(guān)，當(dāng)破壞面主要由土體的抗剪強(qiáng)度控制時(shí)，摩擦系數(shù)可能是較大的。一般混凝土樁，對(duì)粘性土的摩擦系數(shù)為0.25~0.4；對(duì)砂土的摩擦系數(shù)為0.5~1.0。--以上內(nèi)容，部分節(jié)選自博士論文《高樁碼頭樁豎向荷載下靜動(dòng)力行為研究》
2.
展開(kāi) 【CAE案例】支持地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的土壤-結(jié)構(gòu)相互作用的概率計(jì)算
為了求出不確定性曲線，研究人員使用結(jié)構(gòu)仿真進(jìn)行計(jì)算。有兩種計(jì)算方法，第一，通過(guò)ISS（Interaction Soil-Structure）和各組成部分進(jìn)行易損性的完整計(jì)算；第二，分開(kāi)計(jì)算，首先通過(guò)ISS計(jì)算得到平板的頻譜，其次進(jìn)行各組分的易損性計(jì)算。在這兩種情況下都通過(guò)結(jié)構(gòu)仿真和Miss3D進(jìn)行ISS的概率計(jì)算。
圖二 物體不確定性組成
拉丁超立方抽樣作為一種不確定性傳播的概率方法有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：首先對(duì)參數(shù)空間有良好的代表性，因?yàn)槠湟缘雀怕书g隔繪制并根據(jù)超立方體隨機(jī)組合；其次它對(duì)線性情況的收斂性較好，只需要大約三十次循環(huán)計(jì)算就足夠。圖三為拉丁超立方抽樣的示意圖。
圖三 拉丁超立方抽樣示意圖
研究人員得到了以下兩個(gè)模型，鏈狀模型和板狀模型，示意圖如下圖四。
圖四 鏈狀模型（左）和板狀模型（中、右）
計(jì)算前準(zhǔn)備五個(gè)隨機(jī)變量，類(lèi)型有三種：1、土壤的加速度；2、結(jié)構(gòu)的楊氏模量和阻尼；3、土壤的楊氏模量和阻尼，其中土壤的楊氏模量和阻尼是相關(guān)變量，他們的關(guān)系如下圖五所示。
圖五 土壤楊氏模量和阻尼的關(guān)系
03 計(jì)算方法
計(jì)算的Python循環(huán)中特別包括以下命令: -MACRO_MODE_MECA和-MACRO_MISS_3D，對(duì)于每一個(gè)三十次的計(jì)算，我們需要先得到平板的頻譜和位移場(chǎng)等數(shù)據(jù)，而頻譜分形計(jì)算是通過(guò)CALC_FONCTION()命令完成的。
為了加快計(jì)算的速度，首先研究人員減小模態(tài)分析的頻帶（添加帶有MODE_STATIQUE的偽靜態(tài)模式），其次將模態(tài)分析排除在循環(huán)之外，這是通過(guò)命令DYNA_LINE_HARM和REST_BASE_PHYS得到頻率解，并考慮復(fù)雜剛性矩陣的結(jié)構(gòu)阻尼（滯后阻尼），最后并行執(zhí)行計(jì)算，通過(guò)這些方法將計(jì)算的時(shí)間從360小時(shí)減小到了大約80個(gè)小時(shí)。
展開(kāi) 湖南大學(xué)譚蔚泓院士團(tuán)隊(duì)劉巧玲課題組 Angew：可調(diào)控的DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用于操控細(xì)胞間相互作用
作為一種生物材料，DNA分子具有序列可編程性并且可與其他功能分子耦合實(shí)現(xiàn)多級(jí)次組裝，在細(xì)胞表面工程化及細(xì)胞相互作用調(diào)控等方面具有良好的應(yīng)用前景。然而，由于細(xì)胞對(duì)納米材料的內(nèi)吞作用以及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)高度動(dòng)態(tài)的特性，利用DNA納米結(jié)構(gòu)對(duì)活細(xì)胞膜表面進(jìn)行可控組裝進(jìn)而精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞間相互作用仍然存在一定的困難。
圖1 活細(xì)胞膜表面構(gòu)筑可調(diào)控的多層DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
近期，湖南大學(xué)譚蔚泓院士團(tuán)隊(duì)劉巧玲課題組采用經(jīng)典的DNA納米三棱柱（TP）和DNA納米分支聚合物（BP）作為結(jié)構(gòu)單元，利用DNA分子自組裝技術(shù)在細(xì)胞膜表面設(shè)計(jì)了一種全新的靈活可調(diào)控的DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用于操控細(xì)胞間的相互作用（圖1）。源于互補(bǔ)DNA鏈的堿基之間形成的可預(yù)測(cè)和穩(wěn)定的配對(duì)結(jié)構(gòu)，這些DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的相互作用增加了DNA納米結(jié)構(gòu)在細(xì)胞膜表面的穩(wěn)定性并且克服了細(xì)胞內(nèi)化的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的識(shí)別單元進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，研究人員對(duì)細(xì)胞間的特異性識(shí)別、刺激響應(yīng)性識(shí)別以及動(dòng)態(tài)可逆相互作用進(jìn)行了人為設(shè)計(jì)和操控，并且實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間物質(zhì)傳輸?shù)恼{(diào)控（圖2）。
圖2 利用DNA結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)操控多種形式的細(xì)胞間相互作用
綜上所述，這種DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了可調(diào)控的細(xì)胞識(shí)別能力，為人為操控細(xì)胞間相互作用提供了一種簡(jiǎn)單、普適的策略，有助于拓展基于DNA分子的人工識(shí)別體系在細(xì)胞表面工程、合成生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。該工作以“Manipulation of Multiple Cell-Cell Interactions by Tunable DNA Scaffold Networks”為題發(fā)表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。
展開(kāi) 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下動(dòng)態(tài)響應(yīng) ￥10
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下動(dòng)態(tài)響應(yīng)
鋼筋混凝土框架規(guī)格為兩層兩跨，爆炸施加的荷載為下降三角形脈沖荷載。
（一）鋼筋與混凝土之間的耦合：通過(guò)關(guān)鍵字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID，將兩者變形協(xié)調(diào)統(tǒng)一；除此之外，高版本求解器，通過(guò)*BEAM_IN_SOLID關(guān)鍵字進(jìn)行耦合，后者為前者的進(jìn)階版本，更好收斂，本文為簡(jiǎn)單規(guī)整的鋼筋混凝土耦合，因此采用了前者，具體可見(jiàn)K文件。
（二）爆炸荷載施加：爆炸荷載施加主要有三種方法，一是通過(guò)實(shí)體建模，流固耦合的方法，這個(gè)方法下個(gè)帖子會(huì)進(jìn)行發(fā)布講解；二是通過(guò)關(guān)鍵字*load_Blast進(jìn)行施加，這個(gè)已經(jīng)在上一個(gè)帖子中說(shuō)過(guò)了，感興趣的朋友可以去上一個(gè)帖子進(jìn)行瀏覽學(xué)習(xí)；三是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式henrcy等，將炸藥的重量、距離、爆炸方式換算成下降三角形脈沖荷載進(jìn)行，本文聚焦第三種。
流程與K文件我放到了下面，喜歡的朋友可以下載一下。
展開(kāi) STKO助力OpenSEES系列：結(jié)果云圖后處理初瞥
文/心塵軒
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案例二：超高層彈塑性時(shí)程分析（tcl來(lái)自陸新征老師）
案例三：土結(jié)構(gòu)相互作用SSI分析
案例四：鋼筋混凝土柱腳pushover分析
案例五：鋼筋混凝土柱滯回分析
案例六：砌體結(jié)構(gòu)滯回分析
案例七：dual system 滯回和時(shí)程分析
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