ABAQUS初始應力的案例
ABAQUS熱應力分析 附ABAQUS中初始地應力的施加下載
軋輥與Cu層的熱傳導系數
下載地址：ABAQUS中初始地應力的施加
基于ABAQUS的初始地應力平衡方法研究_代汝林.pdf
基于ABAQUS的初始地應力平衡方法研究_代汝林.pdf
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 步備份的數據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。
三軸壓縮，考慮了初始地應力和沒考慮初始地應力的區別
考慮了初始應力，加載的是力加載
沒有考慮初始應力，加載的是位移加載
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有限元模擬三軸固結排水試驗，abaqus 初始應力場設置（一）
有限元模擬三軸固結排水試驗
模型概況
土體試樣尺寸：高 8 cm，直徑 4 cm；
土體力學參數：彈性模量 10MPa，泊松比 0.3，粘聚力 10 kPa，內摩擦角 30°;
試驗荷載：圍壓 100kPa；
試驗類型：等應變式三軸試驗，豎向應變為 10%；
模擬的目標
1、等壓固結完成時的應力狀態
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模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構模型
3、將固結完成后的應力狀態作為初始狀態
4、不考慮等壓固結的變形
5、采用 abaqus 的 Geostatic 分析步模擬等壓固結完成后的應力狀態
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節點線性軸對稱應力單元
豎向應力與豎向應變關系
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。此時所產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
2、條形基礎持力層在極限狀態的位移場
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 四節點平面應變單元
3、 基底“完全粗糙”在模型中的體現：約束基底范圍的水平位移
4、 彈性階段采用線彈性本構模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構模型
5、 基礎埋深范圍內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。通過給定的沉降求解基底范圍節點的豎向約束力。
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。
基礎持力層極限狀態下的位移場
通過 YZ 平面鏡像，得到左部分的位移場。
基底壓力與沉降關系曲線
從關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、基礎埋深范圍內土體等效荷載產生的。
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 會根據兩端的應力進行線性插值構建應力場。
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 有限性元特輯II 初始地應力平衡兩種方法（實例）
11.修改關鍵字，為模型定義初始應力場
1，手動添加關鍵字法
將原來的CAE模型另存為soil2.cae，選擇菜單Model→Edit keywords,在*STEP語句之前添加以下語句：
*initial conditions,type=stress,input=soil.csv
修改前
修改后
12. 重新建立Job,提交分析
注意， 初始應力場文件soil.csv應該和新建的INP文件位于同一個路徑下。
看地應力平衡的結果
注意， 初始應力場文件soil.csv應該和新建的INP文件位于同一個路徑下。
可觀察到，初始狀態下（0時刻）， 模型就具有了一個初始應力場，這個應力場與上一個未加初始地應力的分析步結束時刻的應力場完全相同。
上面就已經完成了初始地應力平衡 ，接下來可以添加其他分析步（例如普通的靜力分析步Static，General），定義接觸和實際的荷載，并去掉前面第一步中臨時邊界條件。
Remark：也可用UltraEdit 處理CSV文件，而不選用EXCEL。唯一區別是，EXCEl有行數限制，當n>65536時，不能載入全部文件內容。
方法II
同樣分兩個步驟：
1.自動地應力平衡。
2.讀取ODB文件結果定義初始應力。
同樣形式如下：
精力有限，不想詳述~
總結
初始地應力平衡，在巖土工程等中，非常重要與關鍵，需給予足夠重視。當然，本教程足夠簡單，更深的問題未涉及~感興趣的，請查閱相關資料！
(建議有個草稿箱，剛剛出錯，內容全沒了……）
小哥原創，轉載請注明出處 本人郵箱 xingwjin@sina.com
展開 ANSYS初始應力的施加和獲得
在使用ANSYS進行結構分析時，可以把初始應力指定為一項載荷，但只能在靜態分析和瞬態分析中使用（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 定義初始應力狀態坐標系，數據類型和材料類型參數
DEFINE
用Action = DEFINE 定義真實的狀態值, 和相對應的單元，積分點，或層信息
WRITE
當solve命令執行之前，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
DELETE
用Action = DELE 刪除所選擇單元的初始應力狀態數據
各個動作對應的用法如下：
INISTATE, SET, Val1, Val2
Val1=
Val2 =
CSYS
坐標系.
展開 ANSYS初始應力的施加和獲得
在使用ANSYS進行結構分析時，可以把初始應力指定為一項載荷，但只能在靜態分析和瞬態分析中使用（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。
初始應力(Initial stress)計算---K0-procedure
1 引言
對于任何采礦或土木工程項目，在開挖或施工開始之前，地層中都存在著一個初始應力(initial stresses)，因此無論使用有限元還是離散元進行模擬，都必須首先考慮模型在初始應力下的平衡【初始條件(Initial Conditions)中的原巖應力(block zone initialize)；自重引起的初始應力(zone initialize-stresses)】。影響初始應力的因素主要包括：土體的單位重量、應力歷史、孔隙水壓力以及流體速度。Plaxis的初始階段(Initial phase)有四種方法計算初始應力(Initial stress generation)：
(1) k0 procedure
(2) Gravity loading
(3) field stress
(4) flow only
本文簡要討論了Plaxis中使用K0-procedure確定初始應力的過程及其注意事項。
2 確定k0
k0代表著初始應力比(Initial stress ratio)，又稱靜止側壓力系數(coefficient for lateral earth pressure)，是指土體在無側向變形條件下固結后的水平主應力與垂直主應力之比，這個概念也應用于巖石工程中【原巖應力(in-situ stresses)的估算 】。經常使用的k0計算方法是
k0=1-sin(fei)
其中fei是土體的內摩擦角。
初始應力的設置有兩種方法：一種方法使用Automatic, 在這種情況下，k0,x,=k0,z=0.5，使用上式反算，可以看出這相當于假定土體的內摩擦角為30°；另一種方法使用Manual, 手工輸入k0,x值即可。
展開 有限元特輯II 初始地應力平衡
Motivation
在 ABAQUS中，提供了 5 種定應力平衡方法，分別是
1. ( AUTOBALANCE) 自動平衡法;
2. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，GEOSTATIC;
3. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，FILE = file，INC =inc;
4. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，INPUT =XX． DAT;
5. * INITIAL CONDITIONS，TYPE = STRESS，GEOSTATIC，USER。
以上 5 種方法并不是每一種適用于所有的巖土模型，方法從易到難。
方法①的自動平衡法，它省去了自重應力以及生成相應初應力文件和導入的麻煩。在( GEOSTATIC) 地應力中選擇自動增量步就能使用自動地應力平衡功能，還能指定允許的位移變化容限。不過自動地應力平衡支持有限的幾種材料如彈性，塑性等，而其起單元也有一定的要求。
方法②為關鍵字定義初始地應力法，這種方法需要給出不同材料區域的最高和最低點的自重應力及其相應坐標。所采用的幾何模型一般較規則，表面水平，能夠通過考慮水平兩個方向的側壓力系數值來施加初始應力場。關鍵字定義初始地應力法只適合土體表面水平的土體，而初始地應力提取法由于外插的應力有一定的誤差，因此對于材料是彈塑性的復雜土體，應力轉移要通過大量的迭代才能完成，而其有可能出現不收斂的情況，平衡效果可能不是很理想。
方法③是 ODB 導入法，這種方法可使用之前算過的 ODB 文件結果，也就是說提前計算一個初始應力ODB 文件，定義初始應力時直接指定 ODB 文件即可。
展開 
關于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 關于在flac3d里設置初始地應力的討論(轉帖)
SimWe仿真論壇
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2 、對于均質材料施加有梯度的應力
如工程接近地面，則不能忽視應力隨深度的變化，當然，也要考慮重力。在合理的邊界條件下（如固定底部，側邊為滾動邊界），通過一般幾百步左右的計算，模型的自重應力和所施加的重力會達到平衡。不過，并不一定要進行這種計算。較好的方法是賦予初始內部應力，這種應力能滿足平衡以及重力梯度的要求。
其中，grad= ρg ，而內部應力還需和施加應力的邊界上的邊界應力一致。
所舉的例子表明重力方向的初始應力及梯度應與重力場一致，其他兩個方向則在不破壞屈服準則的前提下可以取任意值。
論壇;XX[ hk.l2pG
討論：|Simwe.com|仿真|設計|有限元|虛擬儀器 Y)Af
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從flac3d說明里看到，在具體條件不知的情況下，初始地應力在某種程度上成為了人為規定的東西。
總結原始數據缺乏時的初始地應力輸入原則為：重力向應力與重力場對應，按梯度計算出的結果與所施加的初始邊界應力條件一致；其他方向的應力場輸入時應注意量值不應過大，防止模型產生塑性流動，邊界條件或者采用apply 命令賦予與初始應力值一致的應力值，或者用fix 命令直接搞定。
展開 Optistruct 非線性分析-帶初始應力的卡-彈簧強度-預緊力 ￥19.89
Optistruct2020 非線性分析-帶初始應力的卡-彈簧強度-預緊力
分析模型載荷施加步驟
1 施加初始應力
2 施加垂向載荷
分析模型截圖如下：
video.mp4
淺析LS-DYNA3D中的應力初始化方法(包括重力加載)
LS-DYNA3D中的應力初始化1.rar
LS-DYNA3D中的應力初始化2.rar
