循環(huán)作用變形的案例
基礎(chǔ)循環(huán)作用下變形新算法
新方法，歡迎指正 https://doi.org/10.1002/nag.3542
離散元對(duì)加固尾砂在干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀力學(xué)分析
離散元對(duì)加固尾砂在干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀力學(xué)分析
禹雪陽(yáng)1,劉邦瑤1,田亞坤1,2,伍玲玲1,2,張志軍1,2*
(1.南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 衡陽(yáng) 421001;2.湖南省礦山巖土工程災(zāi)害預(yù)測(cè)與控制工程技術(shù)研究中心,湖南 衡陽(yáng) 421001)
摘 要：為探究加固尾砂在干濕循環(huán)作用影響下力學(xué)性能、力鏈和尾砂顆粒運(yùn)動(dòng)的變化,通過對(duì)加固尾砂進(jìn)行三軸試驗(yàn)和離散元顆粒流(PFC2D)模擬試驗(yàn),分析其力學(xué)性能變化趨勢(shì),并且探究尾砂顆粒間受力傳力和顆粒運(yùn)動(dòng)的演變。試驗(yàn)結(jié)果表明:加固尾砂峰值應(yīng)力隨著干濕循環(huán)次數(shù)增加而逐漸遞減,但是其峰值應(yīng)力相較于原狀尾砂至少提升2.13倍;在干濕循環(huán)作用下,加固尾砂內(nèi)部力鏈逐漸加粗,網(wǎng)狀粗力鏈區(qū)域增多,且網(wǎng)狀粗力鏈區(qū)域發(fā)生位置變化;試樣破壞碎片數(shù)量隨循環(huán)次數(shù)增加而增加,碎片集中區(qū)隨著循環(huán)進(jìn)行,從試樣下部向上部移動(dòng);干濕循環(huán)造成尾砂顆粒位移情況發(fā)生改變,顆粒不同位移區(qū)域增加,并在試樣上端產(chǎn)生大量不同位移區(qū)域,造成試樣上端更容易被破壞。
關(guān)鍵詞：干濕循環(huán);力學(xué)性能;PFC;力鏈;顆粒位移
0 引 言
因世界各國(guó)尾礦庫(kù)安全問題頻發(fā),如2019年巴西布魯馬迪紐潰壩事件,造成了嚴(yán)重的安全事故,給經(jīng)濟(jì)帶來了不可挽回的損失。為了解尾礦庫(kù)壩體的特性和治理尾礦庫(kù)安全問題,世界各國(guó)學(xué)者在不同種類的土體物理力學(xué)性能和微生物土體加固方面展開了大量研究。
微生物加固是土體綠色治理方案,它能有效填充土體孔隙,增強(qiáng)土體力學(xué)性能[1]。微生物加固能顯著提升土體物理性能和土體強(qiáng)度,并且在短時(shí)間內(nèi)能數(shù)倍提升土體抗剪強(qiáng)度[2]。且微生物加固能有效降低土體導(dǎo)水率,從而降低土體累積侵蝕量和侵蝕速度[3]。通過微生物加固技術(shù)加固土體,還能有效降低土體開裂甚至修復(fù)土體裂縫[4]。
展開 凍融循環(huán)作用下危巖體破壞模擬
如在寒區(qū)危巖體或者邊坡工程中，地表水滲透到巖體內(nèi)部，滲透水在低溫作用下對(duì)巖體產(chǎn)生凍脹破壞，并且在反復(fù)凍融作用下，整個(gè)邊坡或危巖體的穩(wěn)定性持續(xù)劣化進(jìn)而產(chǎn)生滑移破壞。
（2）計(jì)算任務(wù)：在2D平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)凍融循環(huán)作用下危巖體的破壞判斷，考慮凍融循環(huán)作用下由于水分凍脹產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)危巖體結(jié)構(gòu)面的作用，考慮凍融循環(huán)作對(duì)危巖體組成材料的力學(xué)性能弱化（如抗剪強(qiáng)度參數(shù)的弱化），在雙重作用影響下，危巖體極有可能出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。該模型可以準(zhǔn)備判斷危巖體是否發(fā)生破壞，具有科研和工程實(shí)踐價(jià)值。
（3）設(shè)備基本參數(shù)：CPU為“Intel(R) Xeon(R) CPU i5-6300HQ @ 2.30GHz”;內(nèi)存為“8.0GB”；顯卡為“Nvdia MX150”,64為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
（4）采用Standard求解器進(jìn)行模擬；模型利用2D可變形殼型平面模型；用Mohr—Coulomb準(zhǔn)則作為破壞準(zhǔn)則，利用非對(duì)稱矩陣求解器求解，考慮土體自重力。所有單元類型采用平面應(yīng)變單元（CPE4），網(wǎng)格控制屬性為四邊形掃掠技術(shù)。
（5）計(jì)算耗時(shí)：依據(jù)危巖體尺寸的不同計(jì)算時(shí)間有長(zhǎng)有短，但都遠(yuǎn)低于3D模型模擬所需時(shí)間。
（6）分析：
（a）利用2D可變形模型，將3維危巖體降維成2維平面，極大地提高了計(jì)算效率；
（b）凍融循環(huán)作用在ABAQUS可通過用戶子程序umat對(duì)材料的抗剪強(qiáng)度參數(shù)定義，或者利用場(chǎng)變量定義，實(shí)現(xiàn)方式較為便捷。
（c）模擬結(jié)果與理論上所得較為符合。
展開 基于離散元循環(huán)荷載作用下的邊坡穩(wěn)定性分析
文章信息
基于離散元循環(huán)荷載作用下的邊坡穩(wěn)定性分析
朱厚影1，李學(xué)豐1，2*
（1.寧夏大學(xué) 物理與電子電氣工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學(xué) 固體力學(xué)研究所，寧夏 銀川 750021）
引用本文：朱厚影，李學(xué)豐.基于離散元循環(huán)荷載作用下的邊坡穩(wěn)定性分析[J].寧夏工程技術(shù)，2023, 22(1)：12-17.
USDFLD子程序?qū)崿F(xiàn)循環(huán)荷載作用下土體的剛度弱化
哪位大佬用USDFLD子程序編寫過循環(huán)荷載土體剛度弱化
【CAE案例】細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)在軸向流體作用下的變形
01 應(yīng)用背景
關(guān)于軸向流動(dòng)下細(xì)長(zhǎng)圓柱束的變形問題研究，主要考慮兩個(gè)問題：一是，在存在較小變形時(shí)，流動(dòng)的作用是什么；二是，流動(dòng)和變形之間的耦合關(guān)系是怎樣的。
通常而言，流動(dòng)壓力載荷對(duì)流動(dòng)的影響，主要取決于流體力和細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)剛度力的競(jìng)爭(zhēng)，最終可能導(dǎo)致變形加劇或回到初始狀態(tài)，如圖1所示。這種不穩(wěn)定性，是在某些條件下，系統(tǒng)在擾動(dòng)的影響下自發(fā)地離開其平衡狀態(tài)，包括靜態(tài)不穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性兩種類型。
求解這類不穩(wěn)定性問題的一般方法，通常采用瞬態(tài)方法，而這里將采用靜態(tài)穩(wěn)定性的直接研究。采用簡(jiǎn)化的不可壓縮、無湍流、無粘度的勢(shì)流模型來描述流動(dòng)的不穩(wěn)定性，并在一個(gè)簡(jiǎn)單案例中通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)物圖和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D如圖2和圖3所示。
圖1 流體狀態(tài)的變化
圖2 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖
圖3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷氖疽鈭D
02 解決方案
求解不穩(wěn)定性問題主要分為兩步，第一步如圖4所示，循環(huán)迭代1到N階模態(tài)，按照各階模態(tài)陣型定義幾何模型，生成對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格，計(jì)算幾何模型周圍的勢(shì)流，進(jìn)而獲得流體對(duì)板的壓力；第二步如圖5所示，基于固有模態(tài)投影壓力載荷，建立靜態(tài)平衡，尋找系統(tǒng)的特定值，從而確定不穩(wěn)定性的閾值，即臨界失穩(wěn)速度Ucrit。
圖4 不穩(wěn)定性問題第一步求解流程
圖5不穩(wěn)定性問題第二步求解流程
本研究中針對(duì)拉普拉斯類問題進(jìn)行有效求解，基于Python內(nèi)置命令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算與連續(xù)網(wǎng)格，采用固體力學(xué)仿真軟件求解細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)在軸向流體作用下的變形問題。
展開 波浪荷載作用下樁樁體變形分析
波浪荷載作用下樁樁體變形分析
中南大學(xué)《Acta》：鋁合金變形過程納米析出與位錯(cuò)的交互作用！
圖1 β″析出相(1-4)被位錯(cuò)（i-iv）切過的原位透射電鏡納米力學(xué)實(shí)驗(yàn)
圖2 β″和β?兩種不同析出相與位錯(cuò)的不同交互作用結(jié)果的離位透射電鏡及APT表征結(jié)果，（a，b）中的樣品取自兩個(gè)不同宏觀拉伸樣品距斷口尖端0.2毫米處
該工作闡明了共格針狀析出相β″和半共格針狀析出相β?在合金拉伸變形過程中“易于破碎并可旋轉(zhuǎn)”及“較難破碎”的迥異力學(xué)行為，提出了“共格析出相被位錯(cuò)切碎 → 碎片在擴(kuò)散作用下通過界面滑動(dòng)而發(fā)生旋轉(zhuǎn)”的新機(jī)制，在不久的將來有望催生鋁合金抗拉強(qiáng)度模擬預(yù)測(cè)的新理論、新模型。
本文來自“國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)”。
項(xiàng)目展示-爆轟波作用下薄壁圓筒的變形過程
有需求聯(lián)系qq：1772619227
基于ANSYS桁架式起重機(jī)在重力作用下的位移和變形
本文基于ANSYS仿真軟件，模擬了其在自身重力作用下的等效位移和變形。
一、有限元模型
起重機(jī)大多采用型鋼通過焊接方式連接在一起，因此采用ANSYS的梁?jiǎn)卧猙eam
188建立有限元模型。Beam188是一個(gè)二節(jié)點(diǎn)三維梁?jiǎn)卧哂信で?em>變形，單元的模型理論是Timoshenko理論，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6個(gè)自由度。beam單元是在使用的過程需要建立實(shí)常數(shù)，即梁截面的橫截面等相關(guān)參數(shù)。由于在實(shí)際過程中不同部位的梁使用不同的橫截面，因此需要定義不同的實(shí)常數(shù)。建立L型型鋼的相關(guān)APDL代碼為：SECTYPE,2,BEAM,L,,0&SECOFFSET,CENT&
SECDATA,0.14,0.14,0.014,0.014,0,0,0,0,0,0,0,0模型的建立過程中由于節(jié)點(diǎn)和單元大量重復(fù)，因此模型在建立過程中使用了大量的循環(huán)語(yǔ)句。即*DO與*ENDDO語(yǔ)句。建立完成后的有限元模型如圖1所示。
圖1 有限元模型
二、載荷的施加
圖2有限元載荷模型
起重機(jī)在安裝的時(shí)候，底部固定在地面上。因此，在模型載荷的施加過程中，底面的節(jié)點(diǎn)全部固定。在給起重機(jī)加重力作用時(shí)，ANSYS施加的是重力加速度。重力加速度與重力的作用相反。相關(guān)的APDL代碼為acel,,9.8,,。載荷的施加效果如圖2所示。
三、結(jié)果的分析
圖3 桁架式起重機(jī)的等效變形圖
圖4 桁架式起重機(jī)的等效位移
圖3和圖4所示為起重機(jī)的等效變形圖和等效應(yīng)力圖。由結(jié)果可知，起重機(jī)的等效變形圖與實(shí)際情況相符合。
展開 基于ANSYS命令流自平衡框架下千斤頂作用下框架變形分析 ￥30
基于ANSYS命令流自平衡框架下千斤頂作用下框架變形分析
有限元模型如下：
打開慣性釋放，點(diǎn)施加固定約束。
載荷顯示：
整體位移云圖
整體等效應(yīng)力云圖
附件concre_cerig.txt為整個(gè)命令流
【iSolver案例分享64】一對(duì)集中力作用下受壓大變形圓環(huán)的理論公式、iSolver和Abaqus結(jié)果對(duì)比
，薄壁圓環(huán)結(jié)構(gòu)的受壓大變形行為。
ANSYS分析VS理論解 | 梁分別受集中力、集中力偶和均布載荷作用的應(yīng)力和變形
受彎曲變形，用梁?jiǎn)卧狟EAM188建模分析。梁?jiǎn)卧膯卧獙傩杂袉卧愋汀⒔孛鎸傩院筒牧蠈傩浴Ｕ莆帐┘游灰萍s束和載荷的方法，特別是均布載荷的施加。熟練進(jìn)行后處理，包括約束反力、內(nèi)力、應(yīng)力和變形，特別是剪力圖和彎矩圖與材料力學(xué)的對(duì)比，切應(yīng)力和正應(yīng)力云圖的提取方法。
一、問題描述
一簡(jiǎn)支梁，總長(zhǎng)l =0.4m，其中a= b = l/2，橫截面尺寸B = 6mm，H=10 mm，彈性模量E= 200 GPa，泊松比u = 0.3。分別受三種載荷作用：（1）受集中力F =100 N；（2）集中力偶Me= 20 N·m；（3）受均布載荷q =500 N/m。計(jì)算梁的約束反力、內(nèi)力（剪力和彎矩）、應(yīng)力（切應(yīng)力和正應(yīng)力）和變形（轉(zhuǎn)角和撓度）。
二、理論計(jì)算
參考教材：劉鴻文. 材料力學(xué)(第5版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2011: 110-209.
三、GUI步驟
1．進(jìn)入ANSYS
程序→ ANSYS → ANSYS Product Launcher → 改變working directory到指定文件夾→ 在job name輸入：file → Run。
2．定義工作文件名及工作標(biāo)題
(1)定義工作文件名：UtilityMenu > File > Change Jobname → Change Jobname → 輸入文件名file→ OK。可不用輸入，默認(rèn)為file。
(2)定義工作標(biāo)題：UtilityMenu > File > Change Title → Change Title → 輸入Beam→ OK。可不用輸入。
展開 某路堤受車輛移動(dòng)荷載作用下受力變形分析，不會(huì)子程序的伙伴們可以參考使用該種等效的方法！
某路堤受車輛移動(dòng)荷載作用下受力變形分析，不會(huì)子程序的伙伴們可以參考使用該種等效的方法！
ABAQUS橡膠支座：考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續(xù)梁橋增量動(dòng)力分析
其材料本構(gòu)見圖3，包括：（1）橋墩的C60混凝土，其本構(gòu)模型考慮了混凝土強(qiáng)度和剛度的退化，忽略不計(jì)混凝土的拉應(yīng)力，（2）普通鋼筋HRB400采用遵循隨動(dòng)硬化的Clough模型，能較好地再現(xiàn)鋼筋混凝土構(gòu)件在循環(huán)變形作用下的捏攏效應(yīng)。
圖 2 連續(xù)梁橋的ABAQUS數(shù)值模型
(a) C60混凝土
(b) HRB400鋼筋
圖3 材料本構(gòu)
支座采用雙線性支座模型和可變摩擦支座模型，如圖4所示。在圖4（b）中，可變摩擦支座模型采用僅受壓的數(shù)學(xué)模型來模擬支座豎向力-位移關(guān)系。在水平方向上，摩擦力隨豎向力的變化而變化，其力學(xué)計(jì)算表達(dá)式見下式，其中FH(t)為水平摩擦力，μ為摩擦系數(shù)，W(t)為垂直力，DH為滑動(dòng)位移。當(dāng)出現(xiàn)支座與主梁分離，即W(t) = 0，則摩擦恢復(fù)力FH(t)必為零，更符合地震作用下盆式橡膠支座的實(shí)際性能表現(xiàn)。
(a)雙線性支座模型
(b)可變摩擦支座模型
圖4 兩種支座力學(xué)模型
2
地震動(dòng)選擇、IR選擇
根據(jù)該橋的場(chǎng)地條件，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震(DBE)、罕遇地震(MCE)對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)峰值加速度（PGA）分別為0.2g和0.34g。本文根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)譜擬合得到七條人工波作為地震輸入。
在增量動(dòng)力分析中，地震波分別從豎向和水平向兩個(gè)方向輸入，將水平向PGA取為0.34g，作為恒定輸入。并定義豎向PGA與水平PGA的比值為豎向水平分量比IR，IR作為本次增量動(dòng)力分析的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)。
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