ansys 模擬開挖的案例
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.
基坑開挖模擬
在基坑開挖模擬過程中，由于土體應力的減小，受壓的土體會向上回彈，大家知道，回彈模量與壓縮模量是不一樣的，數值上相差幾倍，怎么考慮這種影響呢。這個問題對基坑隆起的計算有很大的影響。希望和大家討論一下。
懸臂式基坑開挖模擬
問題描述
有一開挖寬度為2mx2m的基坑，開挖深度為10m，采用懸臂式圍護結構支護，墻體寬度為1m，總長20m。土體的彈性模量為66000kPa，泊比=0.2，土體重度=20kN/m3，黏聚力=0，摩擦角=30°，剪脹角=0，水平壓力系數K=2。墻體彈性模量E=28GPa，泊松比v=0.15。墻與土之間的摩擦角取為30°(摩擦系數為0577)。
圖1 模型示意圖
2. 模型的建立與求解
建立100mX100m的二維變形體部件，分隔開挖區域的幾何形狀。
圖2 建立土體表面
定義名為geo的Geostatic分析步，接受默認選項；隨后建立名為remove的Static，general通用分析步，起始時間0.1，最大步長0.2，采用非對稱算法。
載荷、邊界條件應在initial或geo分析步就激活生效。
在geo分析步對土體加體力-20，模擬重力荷載。
圖3 設置初始應力
網格單元類型為CPE4，選擇合適的網格密度。
圖4 有限元網格
處理器：i5-8700
內存：16G
計算時間：30s
軟件版本：ABAQUS 2020
3.
展開 abaqus雙線盾構隧道開挖數值模擬案例 ￥168
該案例為多層土體的雙線盾構隧道開挖，考慮了掌子面推進力和注漿壓力，模型為完整模型，不存在跑不通，有ODB結果，購買后支持售后講解，包括如何實現注漿硬化階段，地應力平衡的意義等。
附件包含雙線盾構隧道開挖的數值模擬模型以及運算結果ODB，購買后可聯系博主進行答疑。
該模型為博主自己手搓，杜絕不明不白的教程，模型上傳的目的是為了幫助大家，避免收到各類低質教程的迫害從而浪費時間。
隧道開挖三維模擬 ￥40
模型介紹：
隧道開挖三維模擬，首先進行地應力平衡，而后進行第一次、第二次土體開挖，并用襯砌進行土體支撐。
相關模型見付費內容。凡購買本案例的朋友針對收費內容部分有疑問，可以一起交流。
隧道開挖模擬-2
隧道開挖引起土體隆起不一定都是莫爾庫倫模型的錯，接觸面的激活也有影響。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1fJtEUgBLBWcgbX9SJp9M5w
提取碼：kydd
為了模擬襯砌和周圍土體的接觸，可在襯砌周邊和土體界面上設置接觸對。按照施工順序，通常在Geostatic分析步移除襯砌單元，然后在第一步開挖中移除土體，在第二步中激活襯砌單元和接觸對。但是由于土體在第一步開挖后向隧道內變形（相應節點跑到了襯砌內部），激活襯砌及接觸對后，ABAQUS會認為接觸對兩側有overclosure，會在激活步中進行調整，使得隧道和土體產生向上的變形，與實際情況不符。圖1是一個平面算例開挖后的豎向位移，圖2是激活襯砌及接觸對后的豎向位移。盡管激活步中沒有施加任何荷載，土體還是出現了明顯的上抬變形。
圖1
圖2
要解決這一問題，必須讓激活后的襯砌的節點位置與開挖后土體變形相協調。這里給出一個簡單的思路：在襯砌位置處設置兩套共節點的重疊單元，單元集1采用較小的模量，在分析中一直保留；單元集2為真實的襯砌單元，在開挖后激活。
展開 隧道開挖模擬-3
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1xkpfwRcxiDgopkTnrTDaTA
提取碼：dpg1
盾構的掘進有兩種方式，一是利用生死單元，即先將掘進方向的開挖土體單元移除，隨后在相應位置激活盾構機單元，賦予盾構機材料。另一種方法基于大變形，精細化模擬盾構機的前進。前者較為簡單實用，應用較多。
本系列首先介紹第一種做法，算例的幾何形狀和參數參考Lambrughi A, Rodríguez L M, Castellanza R. Development andvalidation of a 3D numerical model for TBM–EPB mechanised excavations[J].Computers and Geotechnics, 2012, 40: 97-113.
主要施工過程：
（1） 初始假設盾構機處于地基之中，建立初始應力場。
（2） 移除盾構前土體，每次開挖長度1.5m。單元移除后在開挖面施加壓力215kPa。
（3） 盾構向前移動1.5m，在盾構前激活盾構機單元，盾構尾移除相應長度單元。同時激活盾尾灌漿層單元和襯砌單元。
（4） 依次向前開挖
關注點：
（1） 為了模擬盾構的掘進，需要在重復的位置建立幾套共節點的單元，可利用以下語句實現，詳見inp文件：
*ELCOPY, OLD SET=r1, NEWSET=sr1,SHIFT NODES=0, ELEMENT SHIFT=20000；該語句將在r1單元處重疊一套單元，節點不變，單元號+20000。
（2） 本例中沒有考慮灌漿壓力，可以在灌漿層單元外表面施加灌漿壓力，方法類似于開挖面上施加壓力的做法。
展開 Abaqus-基坑開挖三維模擬-雙排樁懸臂支護 ￥20
<p>通過建立三維有限元分析模型，模擬雙排樁懸臂支護基坑開挖，分析基坑變形規律，前后排樁身變形，內力分布規律等。下圖為相應建模及計算結果。具體分析詳見付費附件內容，有償進行技術答疑，聯系QQ2317281509。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202405/attachment/5bfc244fd70e438b888a8b6cd80f0d29.png" style="text-align: center">
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展開 隧道開挖三維模擬-1
1、引言
早期的隧道開挖模擬常假設為二維平面應變問題，為了反映隧道開挖面引起的應力松弛，學者們提出了不同的處理方式，如convergence-confinement method（或Stress relief method）（圖1），progressive softening method（圖2）, gap method（圖3）等。這些方法沒有完整體現開挖的三維效應。
圖1
圖2
圖3
隧道開挖的三維模擬一般通過“step-by-step”的形式實現，即首先無支撐下開挖一段土體（單元移除），然后在相應位置設置襯砌管片，然后進行下一步開挖。近年來也有學者嘗試完整模擬真實的開挖過程，如開挖機具（盾構）推進、灌漿等https://doi.org/10.1002/nag.395)。本系列首先介紹step-by-step分步三維開挖模擬方法。
2、算例要點
（1）考慮彈性模量隨深度變化（Gibson地基）：利用材料參數的溫度相關性。
（2）利用蒙皮（skin）模擬襯砌。
（3）利用單元生死模擬隧道施工。
3、算例概況
該算例改編于Franzius J N. Behaviour of buildings due to tunnel inducedsubsidence[D]. Department of Civil and Enviromental Engineering. ImperialCollege of Science, Technology and Medicine. London, SW7 2BU, 2003.利用對稱性，模型如圖4所示，在地面以下30.5m開挖一個直徑4.75m的隧道，開挖沿x負向進行。
展開 abaqus隧道開挖數值模擬
abaqus隧道開挖數值模擬
經典模擬案例3-基坑開挖（結果展示）
本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface、debond），水化熱（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等），復合材料固化（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等)，粉末燒結模擬（基于子程序），蠕變，彈塑性變形模擬，常規熱力耦合等。
本人只研究ABAQUS一個軟件，因此對軟件認識比較深入，對于ABAQUS軟件數值模擬非常有經驗，目前已經完成有2000+的模擬案例。
如若有技術支持需要，可聯系我QQ 284589695。
展開 
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。
ansys隧道開挖
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展開 ABAQUS環形隧道開挖的施工模擬Step by Step ￥3
ABAQUS環形隧道開挖的施工模擬-01-10.pdf
基坑分層開挖錨拉樁支護數值模擬 ￥59
基坑分層開挖錨拉樁支護數值模擬技術難點總結起來如下：
1、初始地應力平衡。不平衡的原因，往往是一開始就把錨桿嵌入地層了。
2、接觸設置。由于涉及到分層開挖，樁，預應力錨桿，所以要設置很多接觸，這些接觸包括：樁土永久性接觸，樁土暫時性接觸。在開挖過程中，部分接觸要失效。
3、生死單元功能。模擬分層開挖。
4、預應力錨桿嵌入土體。
5、錨桿與樁的連接。這里采用節點耦合方式處理。
6、錨桿預應力施加。設置熱膨脹系數，采用降溫法使錨桿產生預應力。
7、開挖與支護分析步設置。先開挖一層，設置一個分析步；然后立即對錨桿施加預應力支護，也設置一個分析步。
圖1 基坑分層開挖支護模型
圖2 地應力平衡時的位移
圖3 開挖第一層位移
圖4 開挖第二層位移
圖5 開挖第三層位移
圖6 開挖第四層位移
圖7 地應力平衡時等效塑性應變
圖8 開挖第一層等效塑性應變
圖9 開挖第二層等效塑性應變
圖10 開挖第三層等效塑性應變
圖11 開挖第四層等效塑性應變
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