ansys模擬初始應力的案例
ANSYS初始應力的施加和獲得
在使用ANSYS進行結(jié)構(gòu)分析時，可以把初始應力指定為一項載荷，但只能在靜態(tài)分析和瞬態(tài)分析中使用（分析可以是線性,也可以是非線性），初始應力載荷只能施加在分析的第一個載荷步中，執(zhí)行初始應力命令一次以上將覆蓋先前的初始應力指定。初應力載荷可以是初應力，初應變或者初塑性應變。
ANSYS初始應力的施加和獲得
在使用ANSYS進行結(jié)構(gòu)分析時，可以把初始應力指定為一項載荷，但只能在靜態(tài)分析和瞬態(tài)分析中使用（分析可以是線性,也可以是非線性），初始應力載荷只能施加在分析的第一個載荷步中，執(zhí)行初始應力命令一次以上將覆蓋先前的初始應力指定。初應力載荷可以是初應力，初應變或者初塑性應變。
初應力命令如下：
INISTATE, Action, Val1, Val2, Val3, Val4, Val5, Val6, Val7, Val8, Val9
其中Action可以為：
SET
用Action = SET 定義初始應力狀態(tài)坐標系，數(shù)據(jù)類型和材料類型參數(shù)
DEFINE
用Action = DEFINE 定義真實的狀態(tài)值, 和相對應的單元，積分點，或?qū)有畔?WRITE
當solve命令執(zhí)行之前，用 Action = WRITE 將初應力值寫入文件
READ
用 Action = READ 讀入文件中的初始應力值
LIST
用 Action = LIST讀出初始應力狀態(tài)
DELETE
用Action = DELE 刪除所選擇單元的初始應力狀態(tài)數(shù)據(jù)
各個動作對應的用法如下：
INISTATE, SET, Val1, Val2
Val1=
Val2 =
CSYS
坐標系.
展開 關(guān)于ANSYS中初始地應力施加方法的介紹
近日，水哥收到一粉絲對初始地應力施加這塊的疑問，恰逢今天時間較多，便說說在ANSYS中如何施加初始地應力。
針對巖土工程相關(guān)的分析而言，初始地應力這個概念比較重要，所謂初始地應力，也即是在我們對巖土進行任何外部操作之前，例如基坑開挖、邊坡開挖、隧道開挖等，其本身內(nèi)所存在的真實應力，也可稱之為初始應力場。
初始應力場是平衡的，這也是經(jīng)常聽到的一個概念，初始地應力平衡，更簡單來講，就是我們在進行分析之前的位移清零，應力不清零。
為什么進行這樣一步操作？
答：為了使模型更加的符合實際。
ANSYS中對于初始地應力的平衡沒有類似設計軟件那般（例如Midas NX）方便，也即是我們在做類似基坑開挖分析之前，首先要進行地應力平衡操作，ANSYS中主要分為兩步進行：
第一步：原始應力場計算，導出地應力文件；
第二步：新建模型，導入地應力文件，施加重力，平衡地應力。
關(guān)于導入與導出的命令流，ANSYS以前老版本是采用Iswrite與isfile命令，新版本可采用Inistate命令，但是Iswrite和isfile依然可以用，只是幫助文件已經(jīng)沒了這兩個命令的解釋，其用法同inistate，可具體查詢Help。
通過上兩步操作，能達到位移清零，真實應力不清零的效果，下面以一個小例子來進行說明操作過程。
某二維地塊，長度50m，高度20m，需進行基坑開挖操作，操作之前，需進行初始地應力的平衡，材料為中風化砂質(zhì)泥巖，彈性模量取1200Mpa,粘聚力取450Kpa，摩擦角取30度，采用DP材料模型。
展開 有限元模擬臨坡地基，abaqus 從外部導入初始應力場（三）
3、從第 1 步備份的數(shù)據(jù)庫文件導入初始應力場，如下圖。
最后，檢查應力分布云圖、位移分布云圖，確認初始應力場是否設置成功。本例中，設置成功后的位移分布云圖如下。
有限元模擬三軸固結(jié)排水試驗，abaqus 初始應力場設置（一）
有限元模擬三軸固結(jié)排水試驗
模型概況
土體試樣尺寸：高 8 cm，直徑 4 cm；
土體力學參數(shù)：彈性模量 10MPa，泊松比 0.3，粘聚力 10 kPa，內(nèi)摩擦角 30°;
試驗荷載：圍壓 100kPa；
試驗類型：等應變式三軸試驗，豎向應變?yōu)?10%；
模擬的目標
1、等壓固結(jié)完成時的應力狀態(tài)
2、獲得三軸試驗剪切破壞時的豎向應力
模型注意事項
1、簡化為軸對稱問題
2、彈性階段采用線彈性本構(gòu)模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構(gòu)模型
3、將固結(jié)完成后的應力狀態(tài)作為初始狀態(tài)
4、不考慮等壓固結(jié)的變形
5、采用 abaqus 的 Geostatic 分析步模擬等壓固結(jié)完成后的應力狀態(tài)
6、采用軸對稱應力單元 CAX4 ，只劃分一個單元
7、剪脹角采用 abaqus 默認的最小值 0.1°
有限元模型
注：斜體樣式只劃分一個單元，單元類型 ：4節(jié)點線性軸對稱應力單元
豎向應力與豎向應變關(guān)系
得到土體試樣剪切破壞時的豎向應力為 334.6kPa，與理論計算結(jié)果一致。
土體試樣的初始應力場設置
初始應力的設置需要滿足平衡條件：等效節(jié)點荷載要和外部荷載、邊界條件平衡。如果達不到平衡，將不能得到一個位移為零的初始狀態(tài)。此時所產(chǎn)生的應力場也不是所施加的初始應力場。
在本例中，等壓固結(jié)完成后的應力場為：三個方向的主應力都為 100kPa。在初始步設置初始應力如下：
在 Geostatic 分析步定義邊界條件為：對稱軸處 X 方向位移為零，底部 Y 方向位移為零。在頂面和右側(cè)施加圍壓 100kPa。得到的初始應力場如下：
對應的土體試樣位移云圖如下，可以判斷 Geostatic 分析步未產(chǎn)生位移：
展開 有限元模擬條形基礎持力層，abaqus 地基初始應力場設置（二）
有限元模擬條形基礎持力層
模型概況
基礎形式：條形基礎
基底摩擦條件：完全粗糙
荷載情況：基礎承受豎向荷載
模擬的目標
1、地基初始應力狀態(tài)
2、條形基礎持力層在極限狀態(tài)的位移場
3、地基極限承載力
模型的注意事項
1、 基礎簡化為剛性基礎
2、 該問題簡化為平面應變問題，采用 CPE4 四節(jié)點平面應變單元
3、 基底“完全粗糙”在模型中的體現(xiàn)：約束基底范圍的水平位移
4、 彈性階段采用線彈性本構(gòu)模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構(gòu)模型
5、 基礎埋深范圍內(nèi)的土層的重力以等效荷載替代
6、 獲取基礎持力層“荷載沉降曲線”的方法：指定基底范圍的沉降，沉降值要足夠大，確保持力層進入極限破壞狀態(tài)。通過給定的沉降求解基底范圍節(jié)點的豎向約束力。
有限元模型
在加載分析步中，指定基底范圍的沉降為 y 方向 -0.3m（見下圖），以此確保地基達到破壞狀態(tài)。
基礎持力層極限狀態(tài)下的位移場
通過 YZ 平面鏡像，得到左部分的位移場。
基底壓力與沉降關(guān)系曲線
從關(guān)系曲線拐點處可以得到基礎持力層的極限承載力：320.7 kPa。
地基初始應力場設置
本例的地基初始應力場是由自重、基礎埋深范圍內(nèi)土體等效荷載產(chǎn)生的。
在 Initial 初始步中定義 Geostatic stress ,分別設置地基模型頂面、底面的豎向坐標和對應的應力（如下圖），ABAQUS 會根據(jù)兩端的應力進行線性插值構(gòu)建應力場。
此外，要保證初始應力場的平衡，需要在 geostatic 分析步正確施加地基的重度（Body force）、外荷載（基礎埋深范圍土體的等效荷載）。
展開 為什么用ANSYS做用完全重啟動實現(xiàn)地應力初始化出現(xiàn)DUMP文件為空的錯誤提示？
為什么用ANSYS做用完全重啟動實現(xiàn)地應力初始化出現(xiàn)DUMP文件為空的錯誤提示？
ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術(shù)結(jié)合APDL命令，模擬轉(zhuǎn)軸最大扭力 ￥10
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ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術(shù)結(jié)合APDL命令，模擬轉(zhuǎn)軸最大扭力
示例：要求計算轉(zhuǎn)軸所能承受的最大扭轉(zhuǎn)力矩，轉(zhuǎn)軸抗拉強度1230MPa
模型如下： 中間最細位置R=3
Workbench計算時，左側(cè)固定。右側(cè)面施加圓轉(zhuǎn)位移。
效果展示
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操作過程：
首先，初步計算轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)多少會接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當加載1° ——0.0174 弧度 ，時 轉(zhuǎn)軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉(zhuǎn)角載荷，并在每個載荷步中進入后處理中查看是否有單元應力超過許用值1000Mpa。當有單元超過許用值時記錄該單元，在下一步載荷過程中將該單元抑制。繼續(xù)加載直到循環(huán)結(jié)束。
1.創(chuàng)建加載點——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱，更改載荷大小。
創(chuàng)建單元組——Name Selection
在每個載荷步的后處理中需要篩選單元結(jié)果，查看是否超過許用應力。為了縮小查詢范圍可以先根據(jù)經(jīng)驗判斷危險截面位置，將危險截面附近的單元定義為一個組。在后期結(jié)果查看時，僅在該組內(nèi)查找單元應力。從而提高計算效率。
注意：選著的是單元組，可以使用框選功能。
在Analysis setting 中插入Command 命令
插入命令如下所示，同時注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見附錄
命令中包含有三種 應力評估方法，一:剪應力失效。二：等效應力失效。三：第一主應力失效。應根據(jù)實際工況條，結(jié)合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應力判斷是否失效*********************
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