應(yīng)變軟化模型
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-02-15
應(yīng)變軟化模型的實(shí)例教程
1 引言
如前所述，Mohr-Coulomb模型是最簡(jiǎn)單的塑性模型[壓縮試驗(yàn)?zāi)M考慮的幾個(gè)問(wèn)題(本構(gòu)模型和NMD算法)]，不過(guò)，Mohr-Coulomb模型有兩個(gè)缺點(diǎn)：第一個(gè)缺點(diǎn)是不能顯示應(yīng)力峰值后的殘余應(yīng)力，第二個(gè)缺點(diǎn)是不能直接計(jì)算塑性應(yīng)變。而采礦巖石力學(xué)需要考慮巖石破壞后的材料響應(yīng)行為，典型的場(chǎng)景包括礦柱的屈服，自然崩落法以及充填采礦法，在這些場(chǎng)景中，當(dāng)巖體加載到其峰值強(qiáng)度后，隨著應(yīng)變的增加，強(qiáng)度在峰值后降低到一定水平的殘余應(yīng)力，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為應(yīng)變-軟化(Strain-Softening)。
2 應(yīng)變軟化模型
應(yīng)變軟化模型同時(shí)假定由于粘結(jié)力減少引起的脆性軟化以及由于內(nèi)摩擦角減少的漸進(jìn)軟化，通過(guò)table-cohesion和table-friction來(lái)表征這種軟化過(guò)程。在真實(shí)的工程模擬中，需要根據(jù)試樣試驗(yàn)標(biāo)定和校準(zhǔn)這些數(shù)值。應(yīng)變軟化模型實(shí)際上是Mohr-Coulomb的擴(kuò)展，當(dāng)table中的數(shù)據(jù)取得足夠大時(shí)，應(yīng)變軟化模型就退化為Mohr-Coulomb模型。
展開(kāi) 1 引言
IMASS代表著Itasca Constitutive Model for Advanced Strain Softening (IMASS)，它是Itasca咨詢公司正在試驗(yàn)的一個(gè)高級(jí)應(yīng)變軟化模型，用來(lái)模擬巖體開(kāi)挖引起圍巖的損傷程度，特別是由爆炸引起的巖體損傷。IMASS模型最初應(yīng)用在崩落采礦巖石破碎的研究。這個(gè)筆記簡(jiǎn)要討論了IMASS在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用。之所以重新回顧這個(gè)模型，是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)在計(jì)算單元位移時(shí)結(jié)果好像不正確，目前還檢查不出是哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題。
IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構(gòu)模型(1)
IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構(gòu)模型(2)
IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構(gòu)模型(3)
IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構(gòu)模型(4)
2 IMASS的理論背景
IMASS模型合并了Hoek-Brown巖體強(qiáng)度峰值(Peak Strength)包絡(luò)線和兩個(gè)軟化(殘余)屈服包絡(luò)線，如下圖所示。兩個(gè)軟化(或殘余)屈服包絡(luò)線表示巖體的兩階段軟化行為，區(qū)分巖體的損傷(由斷裂和相關(guān)的粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度損失引起)和后續(xù)擾動(dòng)(由于體積膨脹)。峰值強(qiáng)度包絡(luò)線(紅色曲線)由廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則定義，兩個(gè)殘余包絡(luò)線描述了無(wú)內(nèi)聚力、完全摩擦，具有不同的互鎖程度材料的行為。第一個(gè)殘余包絡(luò)線代表了巖石峰值后(Post-peak)的強(qiáng)度（虛線，藍(lán)色曲線）。此時(shí)假定巖體已發(fā)生裂縫，但所產(chǎn)生的巖石碎片仍是完全互鎖的，孔隙率為零。第二個(gè)殘余包絡(luò)線代表巖體的極限殘余強(qiáng)度(Ultimate Strength)(綠色曲線)。此時(shí)，巖石碎片的互鎖程度達(dá)到最低，孔隙率最大(高達(dá)40%)。
展開(kāi) 本文使用應(yīng)變軟化模型IMASS檢驗(yàn)這個(gè)試驗(yàn)得出的結(jié)論。
2 模擬步驟
創(chuàng)建一個(gè)礦柱模型(zone create brick), 使用IMASS本構(gòu)模型(model configure imass; zone cmodel assign imass)【應(yīng)變軟化模型IMASS邊坡穩(wěn)定性分析】, 然后以準(zhǔn)靜態(tài)方式在恒定應(yīng)變速率下進(jìn)行單軸壓縮(zone face apply velocity-z)，直到達(dá)到后峰值行為，監(jiān)測(cè)礦柱頂部的應(yīng)力應(yīng)變特征。
[global gps_top = list(gp.list)(gp.isgroup(::gp.list,'Top'))]fish define stress_top return list.sum(gp.force.unbal(::gps_top)->z)/area_pillarend;[global gp_top1 = gp.near(0,0,roof_top)]fish define strain_zz return strain_zz = -100.0*2.0*gp.disp.z(gp_top1)/roof_topend
3 模擬結(jié)果
首先假定礦柱的寬高比w:h=1，下圖所示的應(yīng)力應(yīng)變曲線顯示了巖體強(qiáng)度的變化過(guò)程。
展開(kāi) 本文基于泥巖的三軸壓縮試驗(yàn)曲線，建立考慮應(yīng)變軟化特性的泥巖彈塑性本構(gòu)模型，使用Abaqus及其子程序?qū)δ鄮r的三軸壓縮試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。泥巖在受壓過(guò)程中主要經(jīng)過(guò)了5個(gè)階段，即壓密階段、彈性變 形、應(yīng)變硬化、應(yīng)變軟化、殘余階段。泥巖應(yīng)變軟化模型如下所示。
式中，ξ為強(qiáng)度參數(shù)，ξp為峰值強(qiáng)度參數(shù)，ξr為殘余階段強(qiáng)度參數(shù)，η為應(yīng)變軟化參數(shù)，η*為殘余階段的應(yīng)變軟化參數(shù)初始值。對(duì)于三軸壓縮試驗(yàn)，η用塑性剪切應(yīng)變來(lái)表示
塑性屈服準(zhǔn)則采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，則粘聚力和內(nèi)摩擦角的參數(shù)演化可以用下式表示
在巖石的塑性變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比較明顯的剪脹現(xiàn)象，而用來(lái)描述這一現(xiàn)象的較常用的力學(xué)參數(shù)就是剪脹角 Ψ，
上述模型可以通過(guò)USDFLD子程序進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，流程圖如下
有限元模型如下圖所示
計(jì)算得到的應(yīng)力云圖及不同圍壓下的載荷位移響應(yīng)如下所示
參考文獻(xiàn)：張力偉,賈善坡,鄒江濤,舒婧曦.泥巖的峰后軟化力學(xué)模型.中國(guó)科技論文,2016,11(21):2456-2461
有關(guān)于abaqus子程序開(kāi)發(fā)的相關(guān)問(wèn)題可以通過(guò)公眾號(hào)聯(lián)系我們.
公眾號(hào): 320科技工作室
展開(kāi) 本文基于泥巖的三軸壓縮試驗(yàn)曲線，建立考慮應(yīng)變軟化特性的泥巖彈塑性本構(gòu)模型，使用Abaqus及其子程序?qū)δ鄮r的三軸壓縮試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。泥巖在受壓過(guò)程中主要經(jīng)過(guò)了5個(gè)階段，即壓密階段、彈性變 形、應(yīng)變硬化、應(yīng)變軟化、殘余階段。泥巖應(yīng)變軟化模型如下所示。
式中，ξ為強(qiáng)度參數(shù)，ξp為峰值強(qiáng)度參數(shù)，ξr為殘余階段強(qiáng)度參數(shù)，η為應(yīng)變軟化參數(shù)，η*為殘余階段的應(yīng)變軟化參數(shù)初始值。對(duì)于三軸壓縮試驗(yàn)，η用塑性剪切應(yīng)變來(lái)表示
塑性屈服準(zhǔn)則采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，則粘聚力和內(nèi)摩擦角的參數(shù)演化可以用下式表示
在巖石的塑性變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比較明顯的剪脹現(xiàn)象，而用來(lái)描述這一現(xiàn)象的較常用的力學(xué)參數(shù)就是剪脹角 Ψ，
上述模型可以通過(guò)USDFLD子程序進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，流程圖如下
有限元模型如下圖所示
計(jì)算得到的應(yīng)力云圖及不同圍壓下的載荷位移響應(yīng)如下所示
參考文獻(xiàn)：張力偉,賈善坡,鄒江濤,舒婧曦.泥巖的峰后軟化力學(xué)模型.中國(guó)科技論文,2016,11(21):2456-2461
有關(guān)于abaqus子程序開(kāi)發(fā)的相關(guān)問(wèn)題可以聯(lián)系扣扣1653004885或者關(guān)注cae320公眾號(hào)
展開(kāi) 
應(yīng)變軟化模型的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
應(yīng)變軟化模型的最新內(nèi)容
背景
單樁基礎(chǔ)在巖土工程與海洋工程中應(yīng)用廣泛，其貫入過(guò)程直接影響承載力、沉降以及后期的服役性能。傳統(tǒng)的分析方法通常依賴(lài)于靜力學(xué)近似或經(jīng)驗(yàn)公式，但在高速貫入或復(fù)雜土體條件下，這類(lèi)方法往往難以準(zhǔn)確反映真實(shí)機(jī)理。為此，數(shù)值模擬技術(shù)逐漸成為研究單樁動(dòng)力學(xué)行為的有力工具。
內(nèi)容
本案例介紹一種基于 CEL（Coupled Eulerian–Lagrangian）方法 的單樁貫入模擬思路。CEL法通過(guò)在樁體采用
<p class="ql-align-justify">本內(nèi)容基于韓林海的約束混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立鋼管約束混凝土型，具體如下：</p><p class="ql-align-justify">模型介紹：</p><p class="ql-align-justify">本模型基于<span style="color: rgb(25, 27, 31);"
以往在含有應(yīng)變軟化本構(gòu)模型的有限元分析中，網(wǎng)格尺寸敏感度問(wèn)題在文獻(xiàn)中很少報(bào)道，主要因?yàn)楹苌倮脩?yīng)變空間的塑性公式或損傷力學(xué)公式來(lái) 進(jìn)行有限元計(jì)算。定義開(kāi)裂后的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，對(duì)于素混凝土計(jì)算應(yīng)考慮網(wǎng)格尺寸的影響， 特別是對(duì)于局部裂縫開(kāi)展的情況，隨著網(wǎng)格的細(xì)化計(jì)算結(jié)果并不收斂于唯一值，因?yàn)榫W(wǎng)格的細(xì)化不能使新的裂縫產(chǎn)生，只是使裂縫的開(kāi)展更細(xì)窄。
</p><p>附件包含CAE模型、應(yīng)變軟化與應(yīng)變率效應(yīng)子程序，以及包含CEL法的建模、材料屬性設(shè)置、接觸關(guān)系設(shè)置等的資料以及一個(gè)演示視頻。
<p><strong>【注意】本貼子只包含子程序文件</strong></p><p>基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/6302" rel="noopener noreferrer" target="_blank">abaqus子程序</a>VUSDFLD編寫(xiě)的由Einav與Randolph提出的西澳模型，用于求解軟黏土體劇烈變形后的強(qiáng)度變化，可應(yīng)用于的大變形計(jì)算
最近在ABAQUS中開(kāi)展了CEL大變形分析，其中涉及到應(yīng)變軟化子程序的嵌入，特此將最近的學(xué)習(xí)心得和各位分享一下，為大家避坑。
此文檔為VUSDFLD子程序如何在CAE中激活的步驟詳解，希望可以為有需要的朋友帶來(lái)幫助！如果有不正之處也請(qǐng)大家批評(píng)指正（新手小白的瑟瑟發(fā)抖）。
發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，請(qǐng)查看最新版的文件??！
應(yīng)變梯度模型（Strain Gradient Model）是一種材料模型，由 Gurtin 和 Sternberg 在 1962 年引入的，用于研究非局部效應(yīng)對(duì)連續(xù)介質(zhì)行為的影響。然而，這個(gè)模型直到近年來(lái)才開(kāi)始在納米材料領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和研究。材料被視為連續(xù)、均質(zhì)的介質(zhì)，其行為由宏觀應(yīng)力和應(yīng)變張量描述。然而，當(dāng)材料的尺寸減小到與其微結(jié)構(gòu)大小相同的數(shù)量級(jí)時(shí)，傳統(tǒng)模型就不再適用，因?yàn)槲⒂^結(jié)構(gòu)的影響變得更加顯著
泥巖應(yīng)變軟化模型如下所示。
式中，ξ為強(qiáng)度參數(shù)，ξp為峰值強(qiáng)度參數(shù)，ξr為殘余階段強(qiáng)度參數(shù)，η為應(yīng)變軟化參數(shù)，η*為殘余階段的應(yīng)變軟化參數(shù)初始值。
ABAQUS 小應(yīng)變分析(例4) 修正劍橋模型(MCC)模擬粘土的比奧固結(jié)
修正劍橋模型(MCC)被廣泛應(yīng)用于粘土的滲流固結(jié)當(dāng)中，能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)因滲流固結(jié)導(dǎo)致的土體沉降，有效應(yīng)力變化，孔隙水壓力和孔隙比(e)的變化。該模型模擬粘土(Clay)在受荷作用下土體的固結(jié)，粘土為均質(zhì)粘土，其先期固結(jié)壓力為200kPa，在實(shí)施地應(yīng)力平衡后，土體頂部施加50kPa的固結(jié)壓力。土表面為自由滲流邊界
運(yùn)行分析時(shí)輸入包含文件如下
1，vpsc.in（主文件）
2，TENSIN.3（邊界條件）
3，rand1000.tex（初始取向）
4，AZ31b.sx（單晶屬性）
運(yùn)行時(shí)輸出文件
1，PCYS.OUT（屈服面信息）
2，STR_STR.OUT（應(yīng)力應(yīng)變信息）
3, TEX_PHn.OUT（變形結(jié)束后取向信息）
輸入
1，具有
1944 個(gè)方向的基底織構(gòu)特征取向文件（文件
