土體本構的案例
abaqus模擬隧道開挖，土體采用修正劍橋本構 ￥50
使用abaqus模擬隧道分階段開挖，土體開挖一層襯砌激活一層，土體本構采用修正劍橋本構，模型部分設置和結果見圖片
土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析
本文的研究思路將從材料本構模型的驗證出發，從結構構件到隔震支座，最后再到整體結構，對這幾個部分的動力響應進行研究。
3 材料本構及構件模型解讀與分析
3.1地基土體
當前由研究人員所提出的每種土體本構模型僅能夠反映土的某一類或幾類現象，具有一定的應用范圍和局限性。對于樁－土－隔震結構這一耦合體系的動力相互作用，涉及到上部結構、隔震層、地基等多種因素，再加上復雜的土體性質，土體本構模型需有針對性的選用。
在<a href="/major/<a href="/major/<a href="/major/ABAQUS 中常用的土體本構模型包括：線彈性模型、DC模型（應力應變關系見圖1-1）、Mohr-Coulomb模型（屈服面見圖1-2），Drucker-Prager模型等。由于現有的土體本構模型無法滿足土體所有特點，需根據所研究問題選取合適的土體本構和計算參數。本文以常見的均勻土層作為地基土，采用ABAQUS中以粘彈性理論為基礎的等效線性模型，盡管仍有不足，但該模型是基于大量實驗結果歸納得到，形式簡單直觀，適用于考慮樁-土耦合對隔震結構動力響應的初步分析。
圖1-1 DC模型關于三軸試驗的應力- 應變關系
圖1-2 主應力空間中的 MC 屈服面
3.2混凝土
當遭遇強烈地震作用時，結構將進入非線性階段，其材料特性發生較大改變，若只進行線彈性分析則所得結果有較大誤差，因此建筑結構的時程分析應考慮材料的非線性特性。
展開 基于Plaxis 2D的HSM模型在基坑開挖中的應用
基坑開挖數值分析中的一個關鍵問題是選取一個合適的土體本構模型。而通過對基坑開挖過程中土體的主要應力變化路徑進行分析，發現模擬開挖條件下的土體本構模型應能合理考慮土體變形特性的應力路徑相關性和壓硬性。Hardening Soil Model 采用了不同的加荷與卸荷模量，能夠反映土體應力路徑的影響，且考慮了土體模量的應力水平相關性，能預測得到較合理的坑壁側移、地表沉降以及支護結構的內力，因而建議采用Hardening Soil Model進行基坑開挖數值模擬分析。
Hardening Soil Model 介紹
Hardening Soil Model (HSM)是Schanz等提出的一種以塑性理論為基礎的雙屈服面模型。該模型的應力-應變關系采取了Kondner等建議的雙曲線形式，如圖1所示。塑性部分采取了各向同性的硬化準則，可同時考慮剪切硬化和壓縮硬化，該模型采用了 Mohr-Coulomb 準則來描述土體的破壞行為。
展開 修正劍橋模型對不同超固結比（OCR）的排水及不排水試驗模擬matlab程序（附模型資料及程序超詳細注釋） ￥98
原始劍橋模型由英國劍橋大學Roscoe等人于1958年提出（Roscoe等，1958），他首次將固結、剪切、剪脹、剪縮以及臨界狀態理論納入到一個統一的框架內，在土體本構理論的發展歷史中具有里程碑式的意義。再次基礎上，為了保證等向固結試驗中土體不產生塑性剪應變，1968年Roscoe又提出了修正劍橋模型（Roscoe和Burland，1968），將屈服面的表達式改寫為橢圓形形式。
有關劍橋模型和修正劍橋模型的詳細介紹及推導可以參考《土的本構關系》這本書（高清PDF可見本帖附件），也可以看我的本構視頻課程《土體彈塑性本構理論（臨界狀態理論，劍橋模型，狀態相關本構，邊界面模型）》（課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/video/c15737），在此不再贅述。
圖1. 劍橋模型與修正劍橋模型屈服面（左）；等向固結試驗參數（右）
本帖附件內提供了利用修正劍橋模型對不同超固結比（OCR）的排水及不排水試驗進行模擬的Matlab程序。程序得到的模擬結果見圖2。Matlab程序內的每一段代碼基本均有詳細注釋，每一個公式后均標注了該公式在PDF資料內對應的編號，如圖3所示。所有Matlab程序均通俗易懂，清晰明了，十分適合初學者學習，希望能對大家有所幫助。加我QQ私聊可9折優惠（2378099909）。
圖2. 不同OCR的不排水（上）及排水（下）三軸壓縮試驗模擬
圖3. 部分程序代碼展示
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ABAQUS摩爾庫倫本構不適用于基坑開挖的原因
今天，我們一起來看一看摩爾庫倫本構在基坑開挖中的應用。
眾所周知，我們土體的摩爾庫倫本構是不適用于我們的一般基坑開挖模擬的，很多同學都知道這個結論或者說知識點，但是我在很多地方搜索發現，并沒有告訴我們原因，最后在一個巖土網論壇的大佬帖子中找到了答案。
首先我建立一個基坑開挖的模型，土體尺寸為100m×100m×60m，進行土體開挖，將該土體進行圓形基坑開挖，開挖直徑取為20m，開挖深度為8m。
一共建立兩個模型，一個模型的土體材料用摩爾庫倫本構，另一模型的土體材料采用修正劍橋本構。注意，此處我們只討論不同本構下基坑的變形規律，所以我們的土體并不是一類土(在此處我也不給一種土的數據了，一般的地勘報告也不一定給全)。修正劍橋本構的知識我們后續再講。
土體施加自重荷載，進行地應力平衡后進行開挖，土體邊界條件及荷載圖如下圖所示：
將所建模型進行開挖，最終我們得到基坑的變形圖如下兩圖所示(為觀察方便，給出合適的變形比例)：
摩爾庫倫本構基坑開挖變形圖：
修正劍橋本構基坑開挖變形圖：
由上圖我們可以得知，通過摩爾庫倫本構開挖的基坑會導致巨大的基坑回彈，基坑邊緣變形也與實際情況相反，通過修正劍橋本構開挖的基坑計算中斷(可能是因為土體不同，或本構導致結構卸載彈性模量有變化，修正劍橋本構土體有較大變形導致)但底部有隆起，基坑邊緣向圓心變形，邊緣下滑，由此得知，我們的修正劍橋本構更符合基坑開挖的模擬。
但是，此處開挖時，如果有摩爾庫倫本構繼續開挖，開挖到更深層時，基坑邊緣會產生向圓心變形，邊緣下滑，但距離邊緣一定位置處的土體依然會因為之前的隆起，位移呈現向上隆起的狀態，坑底隆起依舊較大。
展開 abaqus群樁模型 ￥15
第一步 殺死群樁 承臺 加重力 地應力平衡
第二步 加承臺
樁與土體面面接觸，承臺與群樁綁定，樁為管樁
土體本構模型 摩爾庫倫
模型版本為2017，附件有cae，inp文件。
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬 ￥70
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術
地震工況下邊坡可能失穩進而出現滑坡現象，為避免模擬滑坡時網格產生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結果展示
圖1：藍色為邊坡；紅色為空氣層
圖2：網格的劃分
圖3：賦予模型初始應力
圖4：土體達到地應力平衡時的應力分布
圖5：土體底部的地震荷載施加區域
圖6：所施加的周期性荷載（地震荷載）
圖7：邊坡因地震荷載產生的位移
圖8：地震波產生的區域
展開 ABAQUS CEL(例11) 螺旋樁(Helical Pile)的貫入模擬 ￥66.67
二、模型建立：
采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)來模擬螺旋樁貫入過程中遇到的網格畸變問題, 為土體大變形的模擬。螺旋樁處理成離散剛體，土體本構采用摩爾庫倫本構模型。該模型可用于模擬砂土或均質粘土（均質粘土簡化為Tresca本構模型）
三、最終貫入動態效果圖：
圖1：貫入的動態效果
圖2：貫入過程中等效塑性應變的變化
圖3：貫入過程中應力的變化
四、建模細節：
螺旋樁(處理成拉格朗日體)網格的劃分：
圖4：螺旋樁網格的劃分
圖5：螺旋樁螺片網格的劃分細節
土體處理成歐拉體，且預留出空氣層以容納螺旋樁貫入時表面土體的隆起效應：
圖6：土體為歐拉體，藍色部分為土顆粒，紅色部分為空氣層
圖7：半模型展示
五、靜態結果展示
圖8：安裝過程中土體的流動(藍色部分)
圖9：安裝過程中土體的等效塑性應變分布
圖10：安裝過程中土體的應力分布
展開 基于ANSYS的樁土分析模型 ￥15
對于土體的單元類型采用ANSYS中提供的SOLID45實體單元類型，它是一種三維六面體單元，可用于建立各向同性固體力學問題的模型。SOLID45實體單元有8個節點，每個節點有沿X、Y、Z三個方向的平移自由度，在單元的各個側面可施加分布式載荷。在求解分析大位移、大應變、塑性和屈服等方面的問題時，SOLID45單元求解的輸出結果包括節點位移，各個方向的主應力、正應力、剪應力及總應變等。
土體的本構模型采用ANSYS中提供的Drucker-Prager模型，簡稱DP模型，該模型對MC模型的屈服面函數作了適當的修改并且考慮了體積力對屈服的影響，易于程序的編制和進行數值計算，可用于顆粒狀的材料，例如：土壤、巖石、混凝土等[34][41-43]。除了DP模型以外，土體的本構模型還有線彈性模型、DC模型、MC模型等。線彈性模型遵從胡克定律，只有兩個參數，只是簡單的應力應變關系，無法描述土的很多特征；DC模型是一種非線性彈性模型，只是單純的采用了彈性理論，而未曾涉及到塑性理論，著重于對應力-應變簡單的描述，因而沒有反映出土體的很多重要性質，例如土體的剪脹性、球應力對剪應變的影響等[47,48]；MC模型是一種彈-理想塑性模型，采用了彈塑性理論，涉及到了土體的五個參數，能夠較好的描述土體的破壞狀態，但沒有考慮到應力歷史的影響及區分加荷與卸荷[45,46]。
混凝土單元類型采用ANSYS中的SOLID65實體單元類型，它是在SOLID45的基礎上專門開發出來用于建立鋼筋混凝土或混凝土材料問題的有限元模型。同樣，它也有8個節點，每個節點同樣有沿X、Y、Z方向的三個平移自由度，主要用于單元受壓破碎、受拉開裂等問題方面的模擬分析 [38]。混凝土的本構模型同樣采用DP模型，定義其參數。
附件包括一個分析文檔，另有兩個a樁和C樁的建模分析流程。
展開 SIGMA/W的簡介
? SIMGA/W可以進行軟土固結分析及其逆問題的分析，比如軟基固結和土體膨脹變形分析。
? 土體本構模型包括線彈性模型、各向異性的線彈性模型、彈塑性模型、修正劍橋模型等。
? 邊界條件類型包括X和Y方向的位移、力、壓力、彈簧、以及自重載荷。
? 可以執行一系列的堆載或者分步開挖分析，進行實際施工過程模擬。
? 用于土體結構內部相互作用的梁結構和桿單元。
? 用戶自定義本構模型。
與其它軟件的耦合應用：
1）SIGMA/W計算出的應力可用于SLOPE/W軟件或QUAKE/W軟件中：
在SLOPE/W軟件中應用SIGMA/W有限元方法計算出的應力值，用有限元應力+極限平衡分析方法計算邊坡安全系數。此外，在QUAKE/W軟件的地震動力學分析中，用戶可以將SIGMA/W軟件計算出的應力作為QUAKE/W分析的初始應力分布。
2）SIGMA/W計算出的孔隙水壓力可用于SLOPE/W軟件或QUAKE/W軟件中：
在SIGMA/W軟件中，在如回填等穩定載荷作用下產生的超孔隙水壓力可以代入SEEP/W軟件中研究地基中的超孔隙水壓力的消散所需時間。SIGMA/W計算的孔隙水壓力被導入SLOPE/W，可以分析建造過程對穩定性的影響，以便用戶決定分步加載的必要性。
展開 ABAQUS 原始鄧肯張模型模擬3D比奧固結沉降 ￥66.67
鄧肯張模型(duncan-chang model)模擬3維比奧固結(biot consolidation)沉降
1、 模型建立
建立一個10m*10m*10m的土體，干密度為1.8t/m3，水的容重為10kN/m3，假設地下水位與土體地面齊平，即土體為飽和土。
土體本構為原始鄧肯張模型(duncan-chang model)：該本構為非線性彈性本構，彈性模量和泊松比隨著圍壓的變化而發生變化，包含11個材料參數，通過子程序UMAT使鄧肯張模型的應力應變關系在ABAQUS中得以實現。
模型邊界條件：
1） 土體底部固定，四周邊界僅允許發生豎向沉降位移，土體在自重及初始圍壓50kPa下進行預固結；
2） 模型只能通過表面進行排水；
3） 在取得地應力平衡后，在土體頂部施加200kPa壓強使土體發生固結沉降。
模型初始條件：
1） 模型初始固結壓強為50kPa，在自重（重力加速10m/s2）條件下，在ABAQUS中建立初始地應力平衡（即，初始有效應力平衡）；
2） 模型初始孔隙率為1.5（即，初始孔隙率的平衡）；
3） 模型假設孔壓呈線性分布，頂面孔壓為0，底部初始孔壓為100kPa（即，初始孔隙水壓力平衡）；
4） 賦予模型狀態變量：歷史上最大的偏應力，固結應力和應力水平。
2、 模擬結果
模擬結束時的孔隙水壓力分布圖
模擬結束時的土體有效應力分布圖
土體表面的時間應變曲線
土體表面的時間沉降曲線
土體的初始固結壓力（賦予土體的初始狀態變量）
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Abaqus巖土常見問題 ￥9.99
目錄
一、 沖擊頻率 1
（一） 兩種常見設置方式 1
（二） 匹配 “分析時間” 與 “時間步長” 2
二、 什么是地應力，為什么在開挖之前要設置地應力分析步 2
三、 鉆孔仿真需要什么材料屬性 4
四、 Abaqus中靜水壓力 4
五、 Abaqus中土體本構 5
（一） Mohr-Coulomb 6
六、 盾構隧道施工過程的有限元模擬方法 7
1、 沖擊頻率
（1） 兩種常見設置方式
在 Abaqus 中設置沖擊頻率，主要通過 Amplitude（幅值曲線） 控制載荷的時間歷程來實現。如果是周期性沖擊，可以用正弦函數定義載荷，例如：
沖擊的關鍵參數：（沖擊峰值）、f（沖擊頻率）、t（時間）。
在軟件的 “Step” 模塊中，選擇Dynamic, Explicit或Dynamic, Implicit：
若沖擊頻率高、過程極快（或有大變形），優先選Dynamic, Explicit（顯式算法在這種場景下更穩定）；
若沖擊相對平緩，也可嘗試Dynamic, Implicit（隱式算法）。
“幅值曲線” 用來描述 “不同時間點，沖擊載荷的大小”。根據沖擊類型，有兩種常見設置方式：
（1）正弦循環沖擊（如 50Hz 正弦沖擊）
在 “Amplitude” 表格中，輸入關鍵時間點與對應載荷值，例如：
時間0s，載荷0（對應點（0，0）；
時間0.005s，載荷到峰值1（對應點（0.005，1））以此類推
還可將這條曲線設置為 “循環” 或 “延長時間范圍”，讓沖擊持續進行。
展開 剛性基礎三維仿真分析(土體為DP材料)
土體材料屬性
mp,nuxy,2,0.45
mp,dens,2,2000
tb,dp,2 !土體本構模型
tbdata,1,10,30,30
!建立關鍵點
k,1
k,2,1.5
k,3,1.5,0.4
k,4,1.1,0.4
k,5,1.1,0.8
k,6,0.7,0.8
k,7,0.7,1.2
k,8,0.3,1.2
k,9,0.3,2
k,10,0,2
k,11,4,2
k,12,4,0
k,13,4,-2
k,14,0,-2
k,15,0.3,3
k,16,0,3
!建立各條線，面元素
*do,i,1,9,1
l,i,i+1
*enddo
l,10,1
al,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
l,9,11
*do,i,11,13,1
l,i,i+1
*enddo
l,14,1
l,2,12
al,2,3,4,5,6,7,8,11,12,16
al,1,16,13,14,15
l,9,15
l,15,16
l,16,10
al,9,17,18,19
/pnum,area,1
/pnum,line,1
aplot
!
展開 最新項目需求丨在線派單，先到先得！
點擊鏈接搶單：https://www.yqgqt.org.cn/requirement/detail/8273
項目九：
預算范圍：3000搶單中
發布時間：2023-02-24
工期：一周左右
使用的軟件： matlab
需求描述：
使用matlab編程 一個表面隨機生成微凸體 另一個表面也隨機生成微凸體 使兩個表面進行接觸 期間微凸體之間會發生正接觸和側接觸 需要判斷哪個先接觸 接觸的樣式是什么
點擊鏈接搶單：https://www.yqgqt.org.cn/requirement/detail/8273
項目十：
預算范圍：400搶單中
發布時間：2023-02-23
工期：15天
使用的軟件： FLAC
需求描述：
FLAC模擬飽和土體強夯，提供FLAC命令流就行，可以采用二維模型。土體半徑50m，第一層土厚度5m，第二層土厚度15m，第一層土體滲透系數10-3m/s，第二層土體滲透系數10-7m/s，土體都是飽和的，土體本構模型可以采用DP模型或者MC，或者MCC。落錘速度6m/s先錘擊一次，然后提起來再以6m/s錘擊同一位置，要能計算出土體內部孔壓增長和土體累積變形。
點擊鏈接搶單：https://www.yqgqt.org.cn/requirement/detail/8270
如何開通項目接單？
第一步：點擊個人主頁>修改>完成職場信息和教育信息
第二步：返回主頁>項目接單>立即開通
大家在接單過程中遇到的一些問題或者想了解更多項目需求，掃碼添加客服，客服將會為您詳細解答~
展開 探索 ABAQUS 在土木工程中的應用
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/4f5083561fb092ba5c8cc7a1d7cec72f.png"></p><p>圖6路基邊坡有限元分析</p><p>樁土共同作用分析：樁土相互作用復雜，傳統確定單樁荷載 - 沉降關系的方法對大直徑樁試驗難度大，ABAQUS 憑借完善的土體本構模型和良好的樁土接觸功能，可方便進行樁土共同作用分析，典型樁土受力分析展示了其在該領域的應用過程。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/a51c85b34aab4671ab9f63d7b9ecdac6.png"></p><p>圖7 樁士共同工作分析</p><p>5、 ABAQUS 助力土木工程發展</p><p>ABAQUS 軟件在土木工程中的應用實例眾多且效果顯著，無論是建筑工程、橋梁工程還是巖土工程，它都發揮著不可或缺的作用。它為工程設計人員提供了精準的分析工具，幫助他們更好地理解結構性能、優化設計方案，從而確保工程項目的安全、高效和可持續發展。相信在未來，ABAQUS 將繼續在土木工程領域發光發熱，為行業發展貢獻更多力量。</p><p><strong>參考文獻：</strong>堯國皇, 陳宜言, 孫占琦, 林松. ABAQUS 軟件在土木工程中的應用研究.</p>
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