ansys模擬邊坡的案例
分享:邊坡的有限元分析及ANSYS軟件對邊坡開挖的模擬
介紹了一種國際上通用的有限元計算程序—ANSYS,并將ANSYS程序與巖土工程計算相結合時,詳細探討了ANSYS模擬
邊坡開挖的方法,并將這一方法運用到某個水電站的穩定性分析中;分別計算出邊坡的剖面在天然狀態和開挖工況下的應力場和
位移場,作者對計算結果進行了詳細的分析,并對平面問題的邊坡穩定性作出了定性的評價。
關鍵詞:有限元計算;ANSYS軟件;邊坡開挖;成果分析;評價.
PFC模擬邊坡破壞 ￥50
邊坡、隧道、基坑可以說是巖土工程三大工程問題了。
其中隧道、基坑是施工才會出現的。
而邊坡卻是自然界中廣泛存在的，對每一個邊坡進行維護明顯是不現實的。
所以判斷邊坡穩定性，并且預測其破壞模式成為目前主要的研究對象。
而弄清楚破壞模式，也可以有針對性的對邊坡進行維護。
這里用PFC對邊坡進行建模。
建模方式為：
成樣、預壓、自重、加膠結、切坡、平衡。
如果這里平衡沒有破壞的話，就用降低強度的方法來誘導破壞。
這里給出邊坡剛開始的破壞圖
可以看到破壞是從坡腳開始額。并且向上延伸，而坡面的土體先發生傾倒。
我這里就不深入分析了，可以分析應力應變率什么的，甚至可以通過轉動來分析滑裂面。
這里給出邊坡破壞的位移動圖。
展開 PFC模擬樁基邊坡 ￥30
如何模擬構件以及參數驗證在之前算例中已經講過。
這里采用Pb模型模擬抗滑樁，模擬一下抗滑樁支護的砂土邊坡的破壞模式。
這里的變形參數依然采用C30混凝土的參數，強度的話因為樁中一般有鋼筋來承受拉力。
所以樁作為抗彎構件，以彎矩設計值計算出的抗拉強度作為強度值。
模擬樁基邊坡步驟包括：
切坡——預留樁的位置——生成規則排列的樁。
下面為樁的染色破壞圖
以及位移破壞圖：
下面為根據顆粒接觸計算的彎矩圖：
以及剪力圖：
上面直接用table顯示并做成動圖。
注意力的值要乘以尺寸比，彎矩的值要乘以尺寸比的平方。
樁位0.2時的工況，在changzhuang文件中可以設置，讀者自己體會。
染色圖
位移圖
剪力圖
彎矩圖
為了方便對比，補上無支護情況下的變形：
染色圖
位移圖
展開 ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬 ￥70
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術
地震工況下邊坡可能失穩進而出現滑坡現象，為避免模擬滑坡時網格產生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結果展示
圖1：藍色為邊坡；紅色為空氣層
圖2：網格的劃分
圖3：賦予模型初始應力
圖4：土體達到地應力平衡時的應力分布
圖5：土體底部的地震荷載施加區域
圖6：所施加的周期性荷載（地震荷載）
圖7：邊坡因地震荷載產生的位移
圖8：地震波產生的區域
展開 
PFC預定邊坡面上的滑坡模擬 ￥15
假如我們知道某一個邊坡的等高線圖，然后又知道這個邊坡上方有一個危險的堆載體。
那邊坡下方可不可以住人？
如果可以，這個住宅位置如何選定？
這個就必須預測危險堆載體在邊坡上滑落的具體形勢。
PFC是可以模擬真實時間的。
本次算例先導入一個邊坡的dxf二維圖，然后在邊坡上生成一個堆載體。
如圖：
之后假定這個堆載體的支護失效，或者破壞，我們來看看這個堆載體在邊坡上的位移。
不知道為啥底色變成了綠色，。將就著看看，。哈哈。
PFC非膠結土邊坡開挖模擬
邊坡位移圖：
力鏈變化圖：
這里其實有點問題，我預壓設置的太大了，一般模擬土的話預壓12.5e3就可以了。
我這里按之前巖石給的預壓。
所以開挖之后會發生橫向的膨脹以及豎向失去橫向約束后的沉降。
將預壓減小后應該就不會出現這個現象。
不過整個變形規律和現實是類似的。
三維邊坡格構錨固加固效果數值模擬評價 ￥59
格構梁+錨桿（錨索）是邊坡加固常用的工程措施，特別是對于坡面較陡，坡高在10~30m的邊坡。格構錨固方案對于巖質邊坡和土質邊坡均適用。在《建筑邊坡工程技術規范》中，沒有專門對該防治方案進行描述。在我們實際邊坡防治方案設計中，往往只考慮錨桿或錨索的錨固力，而忽略了格構梁的計算。格構梁的內力計算較為復雜，特別是在巖土體+錨桿+格構梁整體相互作用下，很多問題只能簡化。
為了較為全面地探究三維格構錨固方案的防治效果，本期采用有限元數值方法，對三維邊坡格構錨固方案的加固效果進行數值模擬評價。方案見圖1和圖2，坡高15m，預應力錨桿垂直間距2.5m，水平間距2.5m，剖面上布置5根錨桿，12m和15m長短相間布置。格構梁截面尺寸為0.3×0.3m，頂梁和底梁不布置錨桿。
圖1 邊坡格構錨固加固方案
圖2 三維格構錨固方案數值建模
圖3 模型網格劃分
首先，在邊坡加固前，進行自重力計算，得到邊坡的位移和塑性應變云圖，如圖4和圖5所示。從塑性應變來看，在自重作用下，該邊坡中、前部出現明顯的塑性破壞，形成明顯的滑動面。
圖4 加固前自重位移
圖5 加固前自重塑性應變
在經過格構錨固方案加固后，自重作用下的邊坡位移和塑性應變云圖如圖6和圖7所示。從加固后的塑性破壞區來看，相較于加固前，塑性區明顯縮小，主要集中在坡腳局部范圍處。該處塑性應變還包括格構梁自重對坡腳土體的作用。從上述對比分析可知，格構錨固加固后，邊坡穩定性有了明顯提高。此處暫沒有進一步利用強度折減法計算加固前后的穩定系數。
圖6 加固后自重位移
圖7 加固后自重塑性應變
展開 擋土墻邊坡支護效果的有限元數值模擬 ￥59
重力式擋土墻是中小型邊坡支護的首選方案。做重力式擋土墻設計時，一般要進行抗滑、抗傾覆和地基承載力驗算。其中非常重要的一點是求解作用在擋土墻上的土壓力。計算土壓力的理論很多，經典的有朗肯土壓力理論，庫倫土壓力理論，它們各自有不同的理論假設（此處不再贅述）。由于多方面的理論假設，使得計算的土壓力以及破壞面與實際情況存在一定的偏差。為此，新君采用有限元來計算擋墻的支護效果。
邊坡及擋墻設計剖面如圖1，擋墻高6米。通過強度折減計算，擋墻加固后的邊坡穩定性大概在1.08（本次計算坡頂荷載做了一定的放大，實際沒有這么大）。圖2/3/4分別為經強度折減后處于極限狀態時，邊坡的位移、水平應力和塑性應變。破壞面基本是從墻踵到荷載右下角連成的平面。在墻趾處也發生了較大變形，墻地面有發生滑移的跡象。另外，在墻背頂部一定深度范圍內，形成拉張裂縫，這與朗肯粘性土壓力理論比較吻合。此外，從水平應力來看，墻背最大應力基本集中在距離擋墻底部三分之一擋墻高度處，這也跟朗肯和庫倫土壓力理論較為一致。總體來看，在圖1這種情況下，該擋墻方案似乎存在安全隱患。
下期爭取綜合對比一下朗肯、庫倫土壓力理論計算結果，理正擋土墻驗算結果，有限元擋墻模擬結果，看看平常工程設計中常用的理論或工具，是否存在較大偏差，哪種驗算方法更科學合理、貼近實際。
圖1 擋土墻邊坡支護方案
圖2 強度折減后的位移云圖
圖3 強度折減后的水平應力
圖4 強度折減后的塑性應變
圖5 坡肩水平位移隨折減系數變化
展開 abaqus模擬邊坡裂紋擴展（XFEM）
求abaqus在模擬邊坡裂紋擴展這塊的例子和abaqus有關的學習資料，我學習abaqus有段時間了，但進步很慢，想找人交流交流，將感激不盡！qq1446449003
ANSYS強度折減法邊坡穩定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強度折減方法對滑坡穩定系數進行求解，通過有限元強度折減方法對不同工況下滑坡穩定系數進行計算，并將模擬計算值與極限平衡方法進行對比，驗證了強度折減方法的有效性。
有限元強度折減法是20世紀70年代末由英國科學家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強度折減系數來降低坡體巖土抗剪強度參數，并反復試算，直到達到極限破壞狀態，程序自動根據彈塑性有限元計算結果得到滑動破壞面，同時得到滑坡的強度儲備安全系數。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴格，它全面滿足了靜力許可、應變相容以及土體的非線性應力-應變關系。
地震荷載加載前需要對模型進行模態分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數，然后再對模型進行動態加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強度折減
第二步：模態分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數、地震波加載
展開 用ANSYS做邊坡穩定分析
用ANSYS做邊坡穩定分析的方法是：根據有限元程序計算得到的應力場來計算各點的安全系數，然后
利用ANSYS強大的后處理功能繪出安全系數等值線圖，圖中安全系數最小的那條等值線就是最可能的滑裂面，
其安全系數就是邊坡的安全系數。..........
用ANSYS做邊坡穩定分析.pdf
基于ANSYS APDL的邊坡穩定性研究
4 加固分析
采用錨桿技術加固邊坡巖體，使其成為一個復合整體，從而增強開挖邊坡的穩定性，改善和提高邊坡內部脆弱巖層的強度。這項技術可以在不利的自然環境下進行，有效保證人員安全，節省人力物力，方便高效。按照設計需求進行加固，加固后對邊坡進行驗證，發現模型應力和塑性應變都符合要求，不會失穩。
在ANSYS中建立開挖邊坡加固模型，單元選擇為LINK180，LINK180單元是有著廣泛工程應用的桿單元，它可以用來模擬桁架、纜索、連桿、彈簧等等；是桿軸方向的拉壓單元，每個節點具有三個自由度：沿節點坐標系X、Y、Z方向的平動；就像鉸接結構一樣，本單元不承受彎矩。輸入材料參數后，劃分網格。
塑性變形主要分布在斷層附近的脆弱巖石處，由于錨桿的加固，塑性區擴展范圍比未加固前的開挖邊坡小很多，并且沒有形成穿透行為。錨桿與塑性區成一定的角度，這樣當巖土滑動時就會受到錨桿阻擋，錨桿進而把承受的力分散到相連的內部堅固巖石內，從而減弱邊坡內部巖石滑動趨勢，增強斷層附近巖土的材料強度，使邊坡更加穩定。
F=1.0，A-A剖面錨桿加固后的邊坡塑性應變分布圖
A-A剖面錨桿加固后的邊坡大主應力等值線圖
5 總結
采用錨桿加固邊坡是加固邊坡巖土的一種非常有效的處理方式。通過錨桿加固不穩定邊坡，并設計好鍥入角度，可以充分發揮錨桿的抗剪作用。本章對開挖后的邊坡進行了錨桿加固處理，并采用有限元折減強度法，對錨桿加固處理后的模型進行邊坡穩定性分析，開挖邊坡的穩定性得到很好的改善，并使其滿足安全性要求。
展開 ANSYS強度折減法邊坡穩定分析實例
因為極限平衡方法完全不考慮土體本身的應力-應變關系，不能真實地反映邊坡失穩時的應力場和位移場，因此而受到質疑。
（2）數值計算方法
有限元法考慮了介質的變形特征，真實地反應了邊坡的受力狀態。它可以模擬連續介質，也可以模擬不連續介質；能考慮邊坡沿軟弱結構面的破壞，也能分析邊坡的整體穩定破壞。有限元法可以模擬邊坡的圓弧滑動破壞和非圓弧滑動破壞。同時它還能適應各種邊界條件和不規則幾何形狀，具有很廣泛的適用性。
有限元法應用于邊坡工程，有其獨特的優越性。與一般解析方法相比，有限元法有以下優點：
(1) 它考慮了巖體的應力-應變關系，求出每一單元的應力與變形，反映了巖體真實工作狀態。
(2)與極限平衡法相比，不需要進行條間力的簡化，巖體自始至終處于平衡狀態。
(3)不需要像極限平衡法一樣事先假定邊坡的滑動面，邊坡的變形特性、塑性區形成都根據實際應力應變狀態“自然”形成。
(4)若巖體的初始應力己知，可以模擬有構造應力邊坡的受力狀態。
(5)不但能像極限平衡法一樣模擬邊坡的整體破壞，還能模擬邊坡的局部破壞，把邊坡的整體破壞和局部破壞納入統一的體系。
(6)可以模擬邊坡的開挖過程，描述和反應巖體中存在的節理裂隙、斷層等構造面。
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展開 CAD TO ANSYS TO FLAC3D邊坡穩定性分析全程揭密
[forum.simwe.com]邊坡穩定性3D分析命令流.rar
【ANSYS算例】利用強度折減法對邊坡進行穩定分析
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