土壓力分析的案例
案例48-主動和被動側向土壓力分析
主動和被動壓力狀態條件都是通過初始原位應力步的多幀重啟（ANTYPE，，restart）產生的。
結果和討論
左側擋土墻上產生的壓力分布使用側向土壓力系數確定：
現場應力狀態下的側向土壓力系數與泊松比的關系一致：
對于這類問題，主動應力狀態的側向土壓力系數僅是摩擦角的函數，因此：
非線性土壤結構分析的結果與該值相當。此外，在大多數區域，與理論假設一致。破壞模式以剪切為主。
等效塑性應變隨靜水壓力的增加而減小：
被動土壓力是指土壤結構可以施加在與土壤相互作用的主動載荷結構上的應力。通常比原位應力狀態高得多。下圖顯示了典型被動加載條件下的水平移動：
使用失效狀態分析，該被動應力狀態的側向土壓力系數也是摩擦角的函數，因此：
因此，對于被動應力狀態，水平應力分量約為擋土墻上理論原位應力的3倍：
土壤發生塑性變形，深度約為10m。由于底部區域存在較大的靜水應力狀態，因此不會產生塑性應變。
靜止壓力步、主動壓力步和被動壓力步的結果與理論假設一致。該分析正確地預測了該土-結構相互作用問題的復雜應力狀態。
建議
設置實體結構相互作用分析時，考慮以下建議：
• 二維和三維土壤分析的推薦單元類型為：
–PLANE182四節點四邊形
–SOLID185 8節點磚單元
使用增強的應變公式選項。
• 施加原位應力狀態應導致彈性變形狀態。如果不是這樣，則加載條件和材料特性可能不兼容。
• 為確保規定應力狀態和外部載荷的一致性，始終在單個子步中應用初始狀態（INISTATE）。
展開 專業論文 | 土壓力作用下的隧道受力ABAQUS建模分析
4.定義分析步
編輯命名分析步：Geostat,選擇geostatic，在增量中改初始和最大增量為0.1，0.1。其余保留默認，確定。
編輯命名分析步：Reducation stiffness,選擇，static，general在增量中改初始和最大增量為0.1，0.1，other欄目中選擇matrix storage選擇Unsymmetric。其余保留默認，確定。
5.定義接觸
設置接觸命名為Add shotcrete，分析步在shotcrete，綁定隧道和土體。
設置接觸命名為remove shotcrete，分析步在geostat，綁定隧道和土體。
6.定義荷載，邊界條件
邊界條件：設置為初始分析步，對土體左右兩側U1方向進行固定，對土體底部進行U2固定。
荷載條件：選擇geo分析步點擊gravity，選取整體，設置重力大小為-9.81。
7. 設置初始應力
8.劃分網格
9.提交任務
有限元計算結果
位移分析
2.應力分析
結 論
在土壓力的作用下，隧道受到了土體重力的作用發生了變形，其中隧道下沉，并伴隨壓縮變形。
文章來源：有限元分析軟件
展開 土壓力作用下的隧道受力ABAQUS建模分析
(4) 定義分析步
編輯命名分析步：Geostat,選擇geostatic，在增量中改初始和最大增量為0.1，0.1。其余保留默認，確定。
編輯命名分析步：Reducation stiffness,選擇，static，Genral在增量中改初始和最大增量為0.1，0.1，other欄目中選擇matrix storage 選擇Unsymmetric。其余保留默認，確定。
(5) 定義接觸
設置接觸命名為Add shotcrete，分析步在shotcrete，綁定隧道和土體。
設置接觸命名為remove shotcrete，分析步在geostat，綁定隧道和土體。
確認
(6) 定義荷載，邊界條件
邊界條件；設置為初始分析步，對土木左右兩側U1方向進行固定，對土體底部進行U2固定。
荷載條件：，選擇geo分析步點擊gravity，選取整體，設置重力大小為-9.81。
(7) 設置初始應力
如下所示
圖片 1.png
選擇整個隧道，如下設置
(8) 劃分網格
對隧道進行網格劃分
對土體進行網格劃分，
對靠近管道位置的土體進行細分
網格單元類型
(9) 提交任務
4. 結果分析
(1) 位移分析
(2) 應力分析
結論：在土壓力的作用下，隧道收到了土體重力的作用發生了變形，其中隧道下沉，并伴隨壓縮變形。
耗時：20分鐘左右
仿真設備
展開 基于粘結裂縫模型的混凝土襯砌壓力隧洞水力劈裂分析
基于粘結裂縫模型的混凝土襯砌壓力隧洞水力劈裂分析_張新海
陳國楨：關于土壓力計算的若干問題討論
自從太沙基明確了孔隙水壓力和有效應力的概念之后，才使土力學對許多自然界復雜現象的研究得以深入。并發展成為獨立的學科。大量的實踐已證明了有效應力原理的正確性。
水土壓力計算問題主要爭議是：水土分算符合有效應力原理，但是僅在砂性土時與現場實測接近；粘性土采用水土合算與實測較為接近，但相當于對水壓力進行了折減，不符合有效應力原理。許多學者對此進行了解釋。實際上，水土分算與合算存在許多問題沒有解決。
在基坑穩定性和變形計算時，往往水土分算不能通過，但合算后可以達到規范要求。具體地說就是粘性土和砂性可以分開計算，但是對于混合土層就困難了。像砂和粘土的夾層，介于水土分算和水土合算之間的算法。要么把這類土分算使結果過于保守，要么合算使結果偏于不安全。對于這類透水性并不是很強的土，計算時應如何建立與土層性質有關的算法？
有學者提出建立一個系數值，把土的孔隙比、界限含水量、顆粒分析等物理力學參數引入到土水壓力計算。確定土顆粒物理指標計算 ξ，就要把土中的水和土作為一個整體的物質形態，構造一套計算體系統一水土分算與合算 2 種算法。可以采用粘性土的塑限 p w 和塑性指數 p I 來估算 0w 。一般認為塑限 p w 就是土中弱結合水含水量的上限，所以獲得一種較為簡便的近似算法。
根據土體顆粒分析成果近似估算出 ξ 值，建立介于砂性土與黏性土之間土的過渡算法。這是以界限含水量為基礎估算 ξ 值的思路；另外，通過土體滲透系數試驗確定 ξ。土體黏粒成分越多，吸附水就越多，土中吸附水占據的比例就越大，滲透系數與孔隙比關系曲線向 e 軸正向平移量就越大。土的滲透系數與孔隙比直接相關，孔隙比越大土的滲透系數越大。
展開 精沖壓力機與普通壓力機在沖壓加工中的不同之處分析
那么， 精沖壓力機與普通壓力機相比有什么不同呢？
1.精沖壓力機機身梢度高，剛性好.一般都采用四柱式框架結構和有預應力的滾動導軌。
2.精沖壓力機除有滑塊之外，還設有壓邊和反壓邊裝置，其壓力可分別調整。
3.精沖的沖裁速度一般為3-15mm/min，一般比普通壓力機低1/3一1/2.
4.有封閉商度調節機構，其調節精度為士0.1mm，用以保證制品質量和正常的模具壽命。
5.精沖壓力機多設有校平、自動送料、帶料潤滑、廢料切斷等輔助設施。
精沖壓力機能沖裁出具有光潔平直剪切面的精密沖裁件，也可以進行沖裁一彎曲、沖裁一擠壓、沖裁一拉深等復合工序。精沖壓力機有機械傳動和液壓傳動兩種形式。
展開 DrillWorks——地層孔隙壓力和破裂壓力預測和分析工具
美國知信系統公司（Knowledge Systems, Inc.）發展的DrillWorks/PREDICT 計算機軟件系統是目前石油工業界技術含量最高，功能最強的地層孔隙壓力和破裂壓力預測和分析工具。這套系統可用于地層壓力的鉆前預測、隨鉆監測和鉆后檢 測。通過使用這套系統，用戶可以準確地預測地層壓力，減少鉆井成本，從而提高石油公司和服務公司的經濟效益。通常，由于地層壓力預測不準而帶來的問題，使 工業界每年消耗20億美元的額外費用。異常地層壓力帶來的潛在危險包括：井眼報廢、漏失、井噴、井壁失穩、卡井、地層污染、多余套管和泥漿費用增加。以海 洋平臺（每日費用介于5萬美元至25萬美元）為例，處理由于異常地層壓力導致的井控問題，即使耽誤幾天，也會對整口井的費用有相當大的影響。如果地層的孔 隙壓力高于預測值，為了安全鉆井我們可能會下額外的技術套管，其費用可超過百萬美元。比費用更令人擔心的是工程施工人員的安全。因為，對地層壓力預測不 準，可能導致火災和井噴。總而言之，地層壓力預測不準帶來的后果，無論對施工費用和人身安全，都非常嚴重。
有了DrillWorks/PREDICT軟件輔佐，用戶可以在油井、氣井的三個重要階段確定地層壓力：（1）鉆井規劃階段，（2）鉆井過程實時監測， （3）鉆井后的油藏分析。在鉆井規劃階段，準確地預測鉆前地層壓力可以有效地降低鉆井成本，因為地層壓力的大小控制著一口井的主要費用，這些費用表現在套 管鞋深度、井眼尺寸、套管數目、泥漿和水力學的選擇。鉆井過程中地層壓力的實時監測可以避免井涌和卡鉆，延伸套管鞋深度，減少套管數目。鉆井后地層分析可 以對油藏評估提供嶄新的視野。軟件配備的數據庫能行之有效地捕捉地層壓力和鉆井經驗，為未來的鉆井施工提供寶貴信息。
DrillWorks/PREDICT是世界上用得最多的地層壓力預測分析軟件。
展開 學好壓力容器分析設計的核心永遠是“分析”而非有限元軟件
達然不羈
仿真xiu專欄作者
目前壓力容器設計方法中，基于彈性失效準則的“規則設計”占據主導地位，也能夠解決絕大部分常規設備的設計任務，但隨著石油化工行業的發展，承壓設備越來越大型化和復雜化，在工程設計中，經常會遇到結構比較特殊，且缺少設計理論和設計方法的問題。
壓力容器分析設計的現狀與挑戰
近些年來，隨著數值方法尤其是有限元法的不斷發展和完善，基于有限元法和各種先進設計理論的發展研究，“分析設計”作為力學理論與工程實際緊密結合的產物，代表了近代設計的先進水平，在壓力容器行業中得到越來越廣泛的應用。
其一，分析設計可以解決規則設計無法解決的問題；
其二，分析設計采用更為符合實際的彈塑性失效準則和塑性失效準則，簡單來說，其先進性在設備設計上的優勢主要體現在可將原本粗大笨重的設備進一步的優化，能大大減少設備材料浪費，降低制造成本。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開 一個模型學習Workbench應力分析（不含壓力容器應力分析）
本文所指的應力分析是指如下：
本文要細致解釋的欄目如下：
本文用一根圓截面梁示例，截面直徑為10mm，固定一端，另一端受100N作用力：
01 提取跨中正應力，根據理論計算為101.86MPa；
仿真結果如下：
02 提取跨中切應力，根據理論計算為1.698MPa；
仿真結果如下：
03 跨中截面的另一個切應力，理論上為零；
仿真結果如下：
04 跨中等效應力（切應力都不大，主要是彎曲正應力）
仿真結果如下：
05 第一主應力，也就是彎曲正應力（主應力沒有標示方向）
仿真結果如下：
固定一端，另一端受1000N.mm的力矩：
06 提取跨中切應力，仿真結果如下：
最大切應力為5.13MPa是沒有問題的，但是用整體直角坐標系來查看切應力是不方便的，需要改成極坐標系。如下圖所示：
07 正應力，仿真如下：
展開 WB13.0壓力容器疲勞分析報告（疲勞分析模塊的應用）
疲勞分析報告.doc
疲勞分析。對于簡單的疲勞分析，WB里面有疲勞分析模塊，已經滿足一般的疲勞分析需求。本分析項目，對一壓力容器在交變載荷下工作，對其整體進行疲勞分析。
特點：疲勞分析模塊的運用，模型和網格的精細化，六面體網格，合理的剖分，多體部件體的運用
本報告中刪去了與項目有關的數據，和企業名稱，由于單位的規定，所以刪去了一切與隱私有關的內容，希望大家理解和見諒。歡迎大家討論。
學好壓力容器分析設計的核心永遠是“分析”而非有限元軟件
作者：達然不羈，Fangzhenxiu專欄作者
來源：本文為Fangzhenxiu原創作品，上海安世亞太授權轉載
前言
目前壓力容器設計方法中，基于彈性失效準則的“規則設計”占據主導地位，也能夠解決絕大部分常規設備的設計任務，但隨著石油化工行業的發展，承壓設備越來越大型化和復雜化，在工程設計中，經常會遇到結構比較特殊，且缺少設計理論和設計方法的問題。
壓力容器分析設計的現狀與挑戰
近些年來，隨著數值方法尤其是有限元法的不斷發展和完善，基于有限元法和各種先進設計理論的發展研究，“分析設計”作為力學理論與工程實際緊密結合的產物，代表了近代設計的先進水平，在壓力容器行業中得到越來越廣泛的應用。
其一，分析設計可以解決規則設計無法解決的問題；其二，分析設計采用更為符合實際的彈塑性失效準則和塑性失效準則，簡單來說，其先進性在設備設計上的優勢主要體現在可將原本粗大笨重的設備進一步的優化，能大大減少設備材料浪費，降低制造成本。
展開 ANSYS workbench 循環對稱壓力容器靜力分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力容器的三維模型處理
2、學習線性靜結構分析步的建立
3、學習壓力容器分析的載荷施加
4、學習壓力容器對稱循環約束的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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ANSYS workbench 壓力容器分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力容器的三維模型處理
2、學習壓力容器相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習壓力容器分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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壓型板承載壓力升高后的有限元加固方案分析 ￥20
1、 項目簡介
該袋除塵項目已設計完成，設備殼體板采用輕量化結構，結構形式為壓型板，生產圖紙已到加工廠，業主單位臨時發函提高了設計參數，殼體設計壓力由原始-8000Pa變更為-10000Pa，設備承壓的變大對原始設計的壓型板結構提出了挑戰，經初步核算，原設計壓型板結構不滿足承壓-10000Pa條件，此時應盡快提出整改方案。經過討論，對整改方案提出三種措施，一是最簡單，直接增加壓型板板厚；二是在原始壓型板上按不同間距增加角鋼進行加固；二是直接更改壓型板的波形深度。三種方案各有利弊，方案一操作簡單，但增加成本大；方案二操作相對簡單，但預期可能增加成本較多，方案三操作復雜，需調整現有壓型機模具，加工周期變長，但增加成本可控。
針對以上兩種方案，使用Abaqus有限元進行分析，在保證設備滿足承壓條件下，兼具時間和經濟性給出最終方案。
2、 殼體側板結構示意圖
圖1 側板單室尺寸 圖2 壓型板圖
3、 受力條件
原始承壓按-8000Pa復核，加固方案按-10000Pa進行校核；
外部風載荷按500Pa；
4、 約束
頂部方管、左右方管立柱均按固定約束、底部型鋼兩端固定約束
5、 建模
圖3建立模型
6、 定義材料屬性
密度：7.85*10-9t/mm3；鋼材150℃下的彈性模量為193640N/m2；泊松比：0.3。
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