土-結構相互作用）的案例
管土相互作用的PSI單元
在ABAQUS中，管土相互作用的PSI單元該怎么設置呢
土壤與結構相互作用的研究一例
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混合動力電動汽車電驅動結構與特征 附車輛與結構動力相互作用下載
4.2.2 行星齒輪傳動混聯式混合動力系統
該結構兼顧串聯式和并聯式結構的能量傳輸路線，通過能量管理策略進行控制，使行星齒輪傳動混聯式混合動力系統具有了并聯式和串聯式的結構優點，從而能夠工號的協調各動力部件，使動力系統處于最佳運行狀態，從而保證該動力系統在各種工況下使汽車運行于最佳狀態。
行星齒輪混聯式構型方案的優點：
1)由于行星排結構的特殊性，可以通過調節任意兩個構件的轉速和轉矩，使另一個構件轉速轉矩為0。這樣可以去掉離合器，通過調節行星排轉速和轉矩來起到發動機平穩起步的效果。去掉離合器，不僅簡化的傳動系統結構，同時使系統的模型簡化，省去控制過程的不連續性和非線性；
2)可以實現純電行駛、怠速停機模式等，最大限度提升整車燃油經濟性。
行星齒輪傳動混聯式構型方案的缺點：
1)行星齒輪傳動機構較為復雜，控制難度大；
2)不適于較大負荷的轉矩傳輸，更適合小型乘用車。
綜上，行星齒輪混聯式動力系統對于各種道路運行工況都具有較強的適應性，無論是在高速公路上還是在市區工況中行駛，其經濟性和排放都具有優勢。
下載地址：車輛與結構動力相互作用
展開 ANSYS樁土相互作用，樁頂豎向靜載，求摩擦力
接觸是target170和173，土體和樁體是solid185采用edp本構，keyopt（1）=0，keyopt（12）=2，keyopt（10）=2，keyopt（4）=2，接觸間方向互指，摩擦系數也定義由于是edp，沒有粘聚力等，樁側摩擦力結果為0，樁底有不同程度摩擦結果。
使用 COMSOL 模擬聲-結構的相互作用
大多數這些多物理場接口都包含在“聲學模塊”的第六個分支中，即聲學-結構分支，在該分支中，壓力聲學與結構力學相互耦合。在熱黏性聲學分支中還有更多將熱黏性聲學與結構力學耦合的技術。下圖顯示了可用于 ASI 分析的多物理場接口。
可用于 ASI 分析的多物理場接口。
首先，我們來討論如何使用預定義的多物理場接口進行聲固耦合分析，然后說明當選定的接口之間不存在預定義的多物理場功能時，如何手動添加接口并定義耦合。
使用預定義的多物理場接口對聲固耦合進行建模
預定義的多物理場接口允許您在模型中包含多種材料類型，例如流體，線性彈性材料，多孔介質和壓電設備。此外，不同材料之間的耦合會自動為您完成。根據模型中包括的材料類型以及您要在頻域還是時域中解決問題，選擇一個特定的接口。
我們以聲學結構交互教程為例。我們想要對入射平面波與水中的彈性鋁制圓柱體的相互作用進行建模。聲音會引起彈性圓柱體的運動，進而將新的聲波輻射到流體中。因此，需要在聲學介質（水）和圓柱體之間進行完全雙向耦合才能真實地模擬這種情況。下圖顯示了浸入水中的鋁制圓柱體。入射波的頻率為 60 kHz（在超聲區域）。圓柱體的高度為 2 厘米，直徑為 1 厘米。水的聲域范圍截斷在一個直徑較大的球體中。
浸入水中的鋁圓筒的幾何結構。
在這里，我們有兩種類型的材料，流體（水）和線性彈性材料（鋁），并且我們想進行頻域分析以獲得總聲場的穩態時諧解。為了建立模型，我們選擇聲學-固體相互作用，頻域多物理場接口。該接口涉及兩個單物理場接口：固體力學和壓力聲學，頻域。它還在Multiphysics“多物理場”節點下定義了聲學-結構邊界耦合特征。
展開 考慮樁-土相互作用某橋梁樁基靜力計算分析
樁-土相互作用一直是有限元模擬類比較頭疼的問題，常規分析方法分為兩種：
1、采用接觸單元模擬樁-土相互作用，此種方法非線性程度較大，且計算耗時，占用計算資源較多，多用于實體單元模擬局部細微結構情況，例如常見的單樁靜力分析。
2、采用彈簧間接模擬樁-土相互作用，此種方法將樁-土之間的相互作用采用等效彈簧來進行模擬，適用于一般工程類設計，且我國規范諸多條文中均有一定的計算方法，常見設計軟件例如Midas civil也均采用此類方法進行模擬。
本次計算模擬采用上述第二種方法進行。
一、工程概況
承臺全樁基礎斷面尺寸為8.5m*8.5m，如下圖所示。其中，承臺厚3m，全樁長32m，采用4根直徑為2m的鉆孔灌注樁，樁基礎混凝土全部采用C30混凝土，彈性模量，泊松比μ=0.2，質量密度為2500kg/m3，地基土的水平抗力系數的比例系數m=10000kN/m^4,上部荷載為軸力F=31450KN，水平剪力V=2487KN，彎矩M=5874KN.m，采用ANSYS對其進行靜力計算分析。
二、模擬思路
按照規范，地基土堆樁柱側面的地基系數隨深度y成正比例增長，即C=my（m是“m”法的地基系數），故可先從覆蓋層頂面（沖刷線）向下繪出地基系數圖，如下圖所示。本例將樁柱全長等分為18段，各中間集中彈簧的剛度可按下式計算：
頂部集中彈簧的剛度為：K0=W0*b
各集中彈簧計算剛度如下
按照上述思路，本工程計算模擬思路如下：
1）采用beam188模擬樁基礎與承臺；
2）承臺與樁基礎樁頂采用MPC184剛臂單元模擬剛接關系；
3）采用彈簧單元模擬不同深度處土層對樁的作用，通過不同彈簧剛度實現。
展開 基于ANSYS的高樁碼頭樁-土相互作用下受力響應分析
本次推送算例以一處高樁碼頭考慮樁-土相互作用收靜載作用下的分析。
研究樁體工作形狀是對基樁豎向力學行為分析的前提。樁體與周圍土體的剛度相差很大，一般在兩者的界面處不滿足變形協調條件，次數就需要解除單元來進行處理。因此，從樁-土相互作用的角度出發，研究樁體-土體的荷載傳遞方式和樁、土層材料對基樁豎向承載性能的影響，對正確評價樁基豎向承載能力具有重要意義。
樁-土相互作用中所采用的單元
由于土體本身的復雜性、土層材料的非線性，土體與結構之間的摩擦相互作用產生非連續的變形，從而使得求解變得更加困難。目前常見的接觸面處理的方式有：（1）直接法；（2）接觸力學法；（3）接觸面單元法，即在兩相鄰接觸物體邊界上，引入接觸面單元，在相鄰接觸物體間起過渡作用，通過增量和迭代手段調整單元本構模型中的參數，模擬其應力-應變關系，該方法操作簡單，概念清晰，易于實現。
ANSYS中對于3D接觸單元設置，采用面-面接觸的方式。通常將剛性物體的面，作為目標面，即Targe170單元，對于柔性物體的表面，當做接觸面，常采用Conta173單元。
有關接觸單元和目標單元的控制選項與輸出，詳情可去參考王新敏老師的《ANSYS結構分析單元與應用》一書，里面總結的非常詳細，對于每個參數的取值與物理含義都解釋的面面俱到。
在實際工程中，樁土相互作用接觸面的摩擦系數選取比較復雜，它與樁側表面的粗糙程度有關，當破壞面主要由土體的抗剪強度控制時，摩擦系數可能是較大的。一般混凝土樁，對粘性土的摩擦系數為0.25~0.4；對砂土的摩擦系數為0.5~1.0。--以上內容，部分節選自博士論文《高樁碼頭樁豎向荷載下靜動力行為研究》
2.
展開 【CAE案例】支持地震風險評估的土壤-結構相互作用的概率計算
為了求出不確定性曲線，研究人員使用結構仿真進行計算。有兩種計算方法，第一，通過ISS（Interaction Soil-Structure）和各組成部分進行易損性的完整計算；第二，分開計算，首先通過ISS計算得到平板的頻譜，其次進行各組分的易損性計算。在這兩種情況下都通過結構仿真和Miss3D進行ISS的概率計算。
圖二 物體不確定性組成
拉丁超立方抽樣作為一種不確定性傳播的概率方法有以下幾個優勢：首先對參數空間有良好的代表性，因為其以等概率間隔繪制并根據超立方體隨機組合；其次它對線性情況的收斂性較好，只需要大約三十次循環計算就足夠。圖三為拉丁超立方抽樣的示意圖。
圖三 拉丁超立方抽樣示意圖
研究人員得到了以下兩個模型，鏈狀模型和板狀模型，示意圖如下圖四。
圖四 鏈狀模型（左）和板狀模型（中、右）
計算前準備五個隨機變量，類型有三種：1、土壤的加速度；2、結構的楊氏模量和阻尼；3、土壤的楊氏模量和阻尼，其中土壤的楊氏模量和阻尼是相關變量，他們的關系如下圖五所示。
圖五 土壤楊氏模量和阻尼的關系
03 計算方法
計算的Python循環中特別包括以下命令: -MACRO_MODE_MECA和-MACRO_MISS_3D，對于每一個三十次的計算，我們需要先得到平板的頻譜和位移場等數據，而頻譜分形計算是通過CALC_FONCTION()命令完成的。
為了加快計算的速度，首先研究人員減小模態分析的頻帶（添加帶有MODE_STATIQUE的偽靜態模式），其次將模態分析排除在循環之外，這是通過命令DYNA_LINE_HARM和REST_BASE_PHYS得到頻率解，并考慮復雜剛性矩陣的結構阻尼（滯后阻尼），最后并行執行計算，通過這些方法將計算的時間從360小時減小到了大約80個小時。
展開 湖南大學譚蔚泓院士團隊劉巧玲課題組 Angew：可調控的DNA網絡結構用于操控細胞間相互作用
作為一種生物材料，DNA分子具有序列可編程性并且可與其他功能分子耦合實現多級次組裝，在細胞表面工程化及細胞相互作用調控等方面具有良好的應用前景。然而，由于細胞對納米材料的內吞作用以及細胞膜結構高度動態的特性，利用DNA納米結構對活細胞膜表面進行可控組裝進而精準調控細胞間相互作用仍然存在一定的困難。
圖1 活細胞膜表面構筑可調控的多層DNA網絡結構示意圖
近期，湖南大學譚蔚泓院士團隊劉巧玲課題組采用經典的DNA納米三棱柱（TP）和DNA納米分支聚合物（BP）作為結構單元，利用DNA分子自組裝技術在細胞膜表面設計了一種全新的靈活可調控的DNA網絡結構用于操控細胞間的相互作用（圖1）。源于互補DNA鏈的堿基之間形成的可預測和穩定的配對結構，這些DNA網絡結構之間的相互作用增加了DNA納米結構在細胞膜表面的穩定性并且克服了細胞內化的問題。通過對DNA網絡結構中的識別單元進行合理設計，研究人員對細胞間的特異性識別、刺激響應性識別以及動態可逆相互作用進行了人為設計和操控，并且實現細胞間物質傳輸的調控（圖2）。
圖2 利用DNA結構網絡操控多種形式的細胞間相互作用
綜上所述，這種DNA網絡結構賦予了可調控的細胞識別能力，為人為操控細胞間相互作用提供了一種簡單、普適的策略，有助于拓展基于DNA分子的人工識別體系在細胞表面工程、合成生物學和生物醫學領域中的應用。該工作以“Manipulation of Multiple Cell-Cell Interactions by Tunable DNA Scaffold Networks”為題發表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。
展開 案例48-主動和被動側向土壓力分析
使用.ist文件中的初始計算結果重新計算初始狀態
計算主動和被動應力狀態
在通過重力載荷步正確初始化結構之后，可以施加所有后續載荷。
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。
展開 鋼筋混凝土框架結構在爆炸荷載作用下動態響應 ￥10
鋼筋混凝土框架結構在爆炸荷載作用下動態響應
鋼筋混凝土框架規格為兩層兩跨，爆炸施加的荷載為下降三角形脈沖荷載。
（一）鋼筋與混凝土之間的耦合：通過關鍵字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID，將兩者變形協調統一；除此之外，高版本求解器，通過*BEAM_IN_SOLID關鍵字進行耦合，后者為前者的進階版本，更好收斂，本文為簡單規整的鋼筋混凝土耦合，因此采用了前者，具體可見K文件。
（二）爆炸荷載施加：爆炸荷載施加主要有三種方法，一是通過實體建模，流固耦合的方法，這個方法下個帖子會進行發布講解；二是通過關鍵字*load_Blast進行施加，這個已經在上一個帖子中說過了，感興趣的朋友可以去上一個帖子進行瀏覽學習；三是通過經驗公式henrcy等，將炸藥的重量、距離、爆炸方式換算成下降三角形脈沖荷載進行，本文聚焦第三種。
流程與K文件我放到了下面，喜歡的朋友可以下載一下。
展開 
EDF開源CAE Code_Aster案例 | 在海上風力發電機上的應用
針對上述問題，本文主要介紹了使用Code_Aster對重力式基礎結構和漂浮式風機的數值建模和模擬案例。
重力式基礎風機
對重力式風機水下部分建模、簡化并劃分網格，如下圖所示：
對于該結構需要考慮的載荷是海床與混凝土結構的相互作用以及該結構在水下受到的水壓。其中，海床與結構的相互作用以振動的形式施加載荷，Code_Aster中的振動模型如下圖所示：
選取了海上電機在幾種典型的振動頻率[1]下是否考慮海床-結構相互作用的差異，如下圖所示
此外，對于水下部分受到的壓強可以分為上下兩個部分，即上部水壓以及底部海底泥沙的壓強，如下圖所示：
上部分水壓根據浪波長以及深度計算：
而泥沙部分的壓強則等效成關于時間和位置的函數，如下圖所示：
重力式風機 - 模擬結果
擬總共選取了2種不同深度(27m,42m)，12種底部滲透率和9種浪的周期(4~20s)，共216組。力矩(左)和力(右)隨時間的變化：
不同滲透率下受力隨波浪周期的變化：
不同波浪波長下水下中心部分截面的壓強分布：
波長12m
波長85m
漂浮式基礎風機
漂浮式風機，顧名思義即沒有固定的基座直接漂浮在海上，可能受到風，海浪或洋流影響而移動。漂浮式風機的關鍵部分是三根鋼錨索，長度在400~1000m不等，以及一根海底電纜用作電力輸出。不斷變化的拉力和深海工作環境導致錨索經常出現磨損。因此本研究運用Code_Aster對三根鋼錨索的受力情況進行數值模擬。
展開 土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析
1 結果展示
2 研究背景
目前國內外的大多數隔震設計較少考慮或不考慮土－結構動力相互作用（簡稱SSI效應）的影響，但實際工程在地震作用下，土與結構之間的相互作用會影響整體動力響應。考慮SSI效應對隔震結構的減震效果影響情況究竟如何，需要進行客觀的評價。基于此，本文主要從土－結構動力相互作用出發，給出考慮土-樁-隔震結構耦合的動力時程響應分析實例。
本文的研究對象是隔震結構，考慮SSI效應后結構構件、隔震支座及整體結構的動力響應均有可能受到影響。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。
展開 ABAQUS讀懂彈簧/非線性彈簧單元——“小而精”的Spring element
此時就可以不建立土體，直接通過接地彈簧形成土與結構相互作用。可包含平動自由度與轉動自由度。</p><p><br></p><p>3. SPRING2</p><p>Spring between two nodes, acting in a fixed direction</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>兩個節點之間的彈簧，沿固定方向作用</p><p><strong>喵星人點評：</strong></p><p>這種彈簧應用最為廣泛，可包含平動自由度與轉動自由度，如果應用于連接實體單元（C3D8R）或桁架單元（T3D2）則無轉動自由度。
展開 SACS的框架與核心分析方法
樁-土相互分析 基于有限差分法的非線性彈性地基和圓柱梁單元樁基相互作用，
地基和樁用超單元來表示，依據 API RP2A 20 規范和非線性 T-Z、P-Y 曲線，可以計
算樁基水平以及軸向的位移、內力。此外還能分析樁基的疲勞作用。
海上安裝以及運輸分析 安裝及拖航運動響應部分可以作船體穩性、運動響應分
析，導管架下水和扶正分析。
