地應(yīng)力平衡的案例
ANSYS地應(yīng)力平衡方法
進(jìn)行地應(yīng)力平衡的原因如下：我們建立的幾何模型一般都和工程實(shí)際情況一致，例如邊坡的幾何模型與邊坡實(shí)際尺寸相一致。但是由于邊坡的沉降和徐變作用，可以想像到，現(xiàn)在的邊坡應(yīng)該是由一個(gè)體積更大的原始邊坡在很久以前由于受到重力作用和邊界約束條件，逐漸形成了現(xiàn)今的邊坡形態(tài)。但是對(duì)于那個(gè)原始的邊坡形態(tài)，我們不得而知。假如能準(zhǔn)確知曉，我們就能夠建立原始邊坡的幾何模型，接著對(duì)邊坡施加重力和邊界條件，受力后邊坡形態(tài)應(yīng)該和現(xiàn)在的邊坡相一致，其內(nèi)力就是初始應(yīng)力場(chǎng)（地應(yīng)力），這樣就不用專門施加地應(yīng)力了。但現(xiàn)實(shí)情況是我們不能知曉原始邊坡的形態(tài)。現(xiàn)在的邊坡幾何模型就是其實(shí)際形態(tài)，受力之后將會(huì)變成一個(gè)與現(xiàn)狀不一致的邊坡，這不符合現(xiàn)在的實(shí)際情況。如果我們計(jì)算出現(xiàn)今邊坡的內(nèi)力，并將其作為邊坡的初始應(yīng)力場(chǎng)，再去和外力平衡，這樣我們建立的模型就和現(xiàn)實(shí)邊坡情況相一致了。
對(duì)于涉及開(kāi)挖、回填的動(dòng)態(tài)巖土工程問(wèn)題，地應(yīng)力平衡是正確模擬施工過(guò)程的前提條件。初始應(yīng)力的加載必須滿足地應(yīng)力平衡，而地應(yīng)力平衡就是為了使地基僅存在初始應(yīng)力，而不存在初始應(yīng)變。當(dāng)?shù)鼗灾厥钱a(chǎn)生地應(yīng)力場(chǎng)的主要因素時(shí)，重力是外力，初始應(yīng)力場(chǎng)是內(nèi)力，將提取出的內(nèi)力施加于模型后再施加重力，此時(shí)內(nèi)力和外力平衡，該狀態(tài)就是工程建設(shè)的初始狀態(tài)。
在ANSYS中的地應(yīng)力該怎么平衡呢？
初應(yīng)力(Initial Stress)可以指定為一種“荷載”進(jìn)行施加,但僅在靜態(tài)分析和全瞬態(tài)分析中使用，可以用于線性分析或非線性分析。
展開(kāi) ABAQUS地應(yīng)力平衡
對(duì)于涉及開(kāi)挖、填充的動(dòng)態(tài)巖土工程問(wèn)題，初始應(yīng)力場(chǎng)是正確模擬其施工過(guò)程的先決條件。初始應(yīng)力的加載必須滿足地應(yīng)力平衡，而地應(yīng)力平衡其實(shí)就是為了使數(shù)值模擬獲得一個(gè)存在初始應(yīng)力，而無(wú)初始應(yīng)變的狀態(tài)。當(dāng)考慮自重場(chǎng)是產(chǎn)生地應(yīng)力場(chǎng)的主要因素時(shí)，顯然重力是外力，初始應(yīng)力場(chǎng)是內(nèi)力，將提取出的內(nèi)力施加于數(shù)值模擬后再施加重力，是內(nèi)力和外力平衡，從而獲得較精確的沒(méi)有受到人為因素干擾情況下的數(shù)值模型的初始狀態(tài)。
在 ABAQUS 有限元軟件中，提供了 5 種定應(yīng)力平衡方法，這里我就比較常用的，使用比較普遍的一種進(jìn)行講解。用的例子還是上節(jié)ANSYS的例子。
接下來(lái)，小編就一個(gè)簡(jiǎn)單的算例就行地應(yīng)力平衡。在一個(gè)均質(zhì)的地基上有一根立柱。
柱子的尺寸為1m×2m×10m，密度2400kg/m3，彈性模量2.8E8Pa（這里我為了方便觀察規(guī)律，降低這個(gè)彈性模量），泊松比0.167；均質(zhì)地基的尺寸為30m×30m×15m，密度為2000kg/m3，彈性模量3E7Pa，泊松比0.3。模型見(jiàn)圖1.
1、將模型導(dǎo)入ABAQUS中。
2、創(chuàng)建靜力荷載步
3、殺死柱子單元
4、施加約束（四周施加法向連桿約束，底部施加全約束）
5、施加自重荷載
6、提交計(jì)算
7、查看后處理結(jié)果
豎向位移
豎向應(yīng)力
8、應(yīng)力場(chǎng)輸出
9、在工作目中找到stress_out.rpt文件
10、經(jīng)過(guò)格式的轉(zhuǎn)化（文件的后面不要有空行）
11、在之前的inp文件中Step-1前面加上*Initial conditions,Type=stress,Input=stress_in.rpt這句命令，記得一定要把stress_in.rpt放在工作目錄里面。
展開(kāi) 有限元特輯II 初始地應(yīng)力平衡
真實(shí)地知道現(xiàn)狀邊坡的內(nèi)力是很難的，我們采取的辦法是，用我們所建立的幾何模型施加和實(shí)際模型一致的重力和邊界條件進(jìn)行計(jì)算，得到變形后或變得更小或與現(xiàn)狀邊坡不完全一致的邊坡內(nèi)力近似的作為現(xiàn)狀邊坡的內(nèi)力，并重新將其施加于與現(xiàn)狀邊坡一致的幾何模型，再施加重力（當(dāng)然邊界條件也應(yīng)基本一致）以平衡，這樣才算建立了與現(xiàn)狀模型基本一致的模型，其下的計(jì)算才成為可能。這就是所謂“地應(yīng)力平衡”。
II. 什么工況下，施加初始地應(yīng)力？
a. 隧道開(kāi)挖、填充的動(dòng)態(tài)巖土工程問(wèn)題
b. 邊坡問(wèn)題
c. 多層土仿真
d. 樁土地基
e. 地殼 巖體模擬
f. 地震
III. 什么時(shí)間點(diǎn)施加地應(yīng)力？
當(dāng)我們建任何東西或挖任何東西之前, 地表的位移都是零, 但是土體的應(yīng)力卻存在, 這種無(wú)位移但有應(yīng)力的時(shí)間點(diǎn)叫地應(yīng)力平衡。那么正確的時(shí)間點(diǎn)應(yīng)該是什么呢, 就是不管土原來(lái)是什么樣的, 高山, 河流, 丘陵, 平原都可以, 關(guān)鍵是在我們對(duì)它做任何擾動(dòng)之前。譬如，樁土作用如何平衡? 這個(gè)問(wèn)題首先就是錯(cuò)的, 因?yàn)?em>地應(yīng)力平衡的時(shí)候是不能有樁的；一旦有樁就跨過(guò)了地應(yīng)力平衡這個(gè)時(shí)間點(diǎn), 數(shù)值模擬要接近實(shí)際情況, 不能想當(dāng)然, 所以正確的選擇時(shí)間點(diǎn)是地應(yīng)力平衡計(jì)算中最關(guān)鍵的。
IV. 施加過(guò)程中及之后需要的注意事項(xiàng)？
比如，初始地應(yīng)力場(chǎng)平衡一般在表面水平的情況下僅僅和密度相關(guān)，密度一樣的話平衡的結(jié)果很好，別的參數(shù)改變之后經(jīng)過(guò)計(jì)算，差別很小。表面不水平的情況則最好通過(guò)文件導(dǎo)入初應(yīng)力的情況進(jìn)行平衡。一般來(lái)講，表面不平的時(shí)候有很多因素造成誤差很大。比如，不同施加方法，其收斂性可能不同。
未完待續(xù)……之后附上實(shí)例及方法
原創(chuàng)作品，如有所需，注明出處
展開(kāi) 地應(yīng)力平衡方法以及注意事項(xiàng)
注意：只有采用彈塑性本構(gòu)模型時(shí)需要地應(yīng)力平衡，彈性本構(gòu)不需要地應(yīng)力平衡！
第一部分 地應(yīng)力平衡方法簡(jiǎn)介
地應(yīng)力平衡主要有五種方法：
（1）自動(dòng)平衡：第一步創(chuàng)建分析步geostatic ，這種方法注意只能在第一步只能有土和重力的情況下能使用，有其他部件或者接觸時(shí)計(jì)算不能收斂，效果是最好的，方便簡(jiǎn)單！
（2）*initial conditions,type=stress,geostatic
該方法需給出不同材料區(qū)域的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的自重應(yīng)力及其相應(yīng)坐標(biāo)。所采用的幾何模型一般較規(guī)則,表面大致水平,地應(yīng)力平衡的好壞一般只受巖體密度的影響,無(wú)論采用彈性或彈塑性本構(gòu)模型都能很好的達(dá)到平衡,可以不必局限于僅受泊松比的影響,能夠通過(guò)考慮水平兩個(gè)方向的側(cè)壓力系數(shù)值來(lái)施加初始應(yīng)力場(chǎng)。計(jì)算速度快,收斂性好。缺點(diǎn)就是不能夠很好平衡具有起伏表面的幾何模型,需知道平整后模型的上覆巖體自重。
高版本在CAE里也能操作
用計(jì)算器算出每個(gè)分界面上的應(yīng)力和坐標(biāo)對(duì)應(yīng)填入，也比較方便 不需要修改關(guān)鍵字
（3）*initial conditions,type=stress,geostatic,user
導(dǎo)入ODB里的方法，也比較簡(jiǎn)單，高版本可在截面上操作，不需要修改關(guān)鍵字
你放入ODB后，填入第一步不需要填名稱 就是1 ，增量步就是你第一步計(jì)算的最后一個(gè)增量步
（4）*initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或inp)
該方法中的文件FILENAME.INP獲取方法為:首先將已知邊界條件施加到模型上進(jìn)行正演計(jì)算,然后一般是將計(jì)算得到的每個(gè)單元的應(yīng)力外插到形心點(diǎn)處并導(dǎo)出6個(gè)應(yīng)力分量(也可以導(dǎo)出積分點(diǎn)處的應(yīng)力分量,視要求平衡的精確程度而定)。
展開(kāi) 
有限性元特輯II 初始地應(yīng)力平衡兩種方法（實(shí)例）
11.修改關(guān)鍵字，為模型定義初始應(yīng)力場(chǎng)
1，手動(dòng)添加關(guān)鍵字法
將原來(lái)的CAE模型另存為soil2.cae，選擇菜單Model→Edit keywords,在*STEP語(yǔ)句之前添加以下語(yǔ)句：
*initial conditions,type=stress,input=soil.csv
修改前
修改后
12. 重新建立Job,提交分析
注意， 初始應(yīng)力場(chǎng)文件soil.csv應(yīng)該和新建的INP文件位于同一個(gè)路徑下。
看地應(yīng)力平衡的結(jié)果
注意， 初始應(yīng)力場(chǎng)文件soil.csv應(yīng)該和新建的INP文件位于同一個(gè)路徑下。
可觀察到，初始狀態(tài)下（0時(shí)刻）， 模型就具有了一個(gè)初始應(yīng)力場(chǎng)，這個(gè)應(yīng)力場(chǎng)與上一個(gè)未加初始地應(yīng)力的分析步結(jié)束時(shí)刻的應(yīng)力場(chǎng)完全相同。
上面就已經(jīng)完成了初始地應(yīng)力平衡 ，接下來(lái)可以添加其他分析步（例如普通的靜力分析步Static，General），定義接觸和實(shí)際的荷載，并去掉前面第一步中臨時(shí)邊界條件。
Remark：也可用UltraEdit 處理CSV文件，而不選用EXCEL。唯一區(qū)別是，EXCEl有行數(shù)限制，當(dāng)n>65536時(shí)，不能載入全部文件內(nèi)容。
方法II
同樣分兩個(gè)步驟：
1.自動(dòng)地應(yīng)力平衡。
2.讀取ODB文件結(jié)果定義初始應(yīng)力。
同樣形式如下：
精力有限，不想詳述~
總結(jié)
初始地應(yīng)力平衡，在巖土工程等中，非常重要與關(guān)鍵，需給予足夠重視。當(dāng)然，本教程足夠簡(jiǎn)單，更深的問(wèn)題未涉及~感興趣的，請(qǐng)查閱相關(guān)資料！
(建議有個(gè)草稿箱，剛剛出錯(cuò)，內(nèi)容全沒(méi)了……）
小哥原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處 本人郵箱 xingwjin@sina.com
展開(kāi) abaqus 劍橋模型 地應(yīng)力平衡 樁體貫入 靜力通用 ￥9.9
地應(yīng)力平衡算不過(guò)去：1、檢查材料參數(shù)是否正確。2、可選擇在平衡分析步中約束全部土體，在隨后的分析步中取消激活。采用靜力通用分析步 劍橋模型模擬樁體入土的過(guò)程
地應(yīng)力平衡采用地應(yīng)力分析步
cae文件如下
ABAQUS地應(yīng)力平衡（standard）-告別笨拙的導(dǎo)入法 ￥5
此帖僅講述ABAQUS/standard中的地應(yīng)力平衡，explicit大變形的地應(yīng)力平衡另開(kāi)貼。
該方法適合絕大多數(shù)問(wèn)題，同時(shí)也分享一些小技巧
以下通過(guò)預(yù)埋管樁軸對(duì)稱模型講解具體實(shí)現(xiàn)：
土體高10m(頂面y=0,底面y=-10)，土體浮密度0.65g/cm3，網(wǎng)格單元為CAX4R。
模型圖
結(jié)果分析：
重力平衡后，土體沉降在1×10-5左右，豎向應(yīng)力分布準(zhǔn)確，效果良好。當(dāng)然，如果花時(shí)間優(yōu)化模型，可以獲得更好的平衡效果。
ABAQUS油氣開(kāi)發(fā)相關(guān)地質(zhì)力學(xué)分析的地應(yīng)力平衡方法
地應(yīng)力平衡分析是基于ABAQUS有限元平臺(tái)進(jìn)行巖土分析時(shí)特有的操作。
本文就基于油氣鉆采過(guò)程中幾個(gè)常見(jiàn)案例介紹了地應(yīng)力平衡的方法
不局限于這幾個(gè)模型，以后想到什么模型或者您需要什么模型都可以告訴我?guī)湍?一、井壁穩(wěn)定平面應(yīng)變模型
二、井壁穩(wěn)定3D薄層模型
三、地層沉降軸對(duì)稱模型
四、地層沉降和穩(wěn)定性分析厚層3D模型
五、海底滑坡3D模型
六、套管+地層的井眼完整性分析模型
詳情見(jiàn)https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14877
網(wǎng)上找的別人的心得-地應(yīng)力平衡方法
：）這個(gè)功能讓基坑開(kāi)挖、隧道開(kāi)挖等的初始應(yīng)力，開(kāi)挖后的殘余應(yīng)力很好的顯示；也可以很好的模擬鐵路設(shè)計(jì)中的工后沉降的概念，在地應(yīng)力平衡后，加上荷載所得沉降即為工后沉降；也很好的模擬了樁土復(fù)合地基的問(wèn)題，如果沒(méi)有初始應(yīng)力的模擬，使土對(duì)樁產(chǎn)生了擠壓應(yīng)力，從而通過(guò)設(shè)定摩擦系數(shù)就可以模擬了樁與土之間的摩擦力；除此之外，在進(jìn)行擋土墻計(jì)算時(shí)也需要ABAQUS的這項(xiàng)功能，反正很多都用得著。
希望我的建議能幫助初學(xué)者（其實(shí)我也是初學(xué)者，呵呵）很快掌握這個(gè)技巧。
煤礦開(kāi)采/生死單元/地應(yīng)力平衡/ABAQUS/基坑開(kāi)挖/隧道開(kāi)挖/摩爾-庫(kù)倫模型等 ￥300
本教程以煤層開(kāi)挖過(guò)程為例，在ABAQUS中建立仿真模型，結(jié)合地應(yīng)力平衡、生死單元（Model change）、 Mohr-Coulomb 模型等開(kāi)展仿真分析。
仿真模型可用以分析煤層開(kāi)挖過(guò)程中的巖體變形及破壞情況，地應(yīng)力平衡、生死單元功能可拓展用于基坑開(kāi)挖、巷道開(kāi)挖、隧道開(kāi)挖等工程分析。
詳細(xì)設(shè)計(jì)及操作過(guò)程請(qǐng)下載附件，附件內(nèi)包含2維開(kāi)挖模型，3維逐步開(kāi)挖模型，3維逐層開(kāi)挖模型等3種模型源文件，學(xué)習(xí)過(guò)程中若存在問(wèn)題，可詢2923247172@qq.com。
多孔介質(zhì)的地應(yīng)力平衡
根據(jù)單向固結(jié)理論，有效應(yīng)力=總應(yīng)力-孔隙壓應(yīng)力。在非飽和問(wèn)題中，ABAQUS采用的是：有效應(yīng)力=總應(yīng)力-飽和度*孔隙水壓力。又由于ABAQUS對(duì)孔壓正負(fù)號(hào)的規(guī)定和土力學(xué)中一致，而對(duì)應(yīng)力正負(fù)號(hào)的規(guī)定和土力學(xué)中剛好相反，故上面公式中的“-”號(hào)要改為“+”號(hào)。對(duì)《abaqus在土木工程中的應(yīng)用》一書中的這個(gè)例子，土體頂面的總應(yīng)力是為零的，但孔壓為-10kpa，查-10kpa對(duì)應(yīng)的飽和度得0.9789，再用上面的公式計(jì)算就得到了-9.789kpa。個(gè)人感覺(jué)不要死套公式，對(duì)每一點(diǎn)都分別算出總應(yīng)力和孔隙水壓力，再按上式計(jì)算有效應(yīng)力。最后一點(diǎn)：《abaqus在土木工程中的應(yīng)用》一書中給出的初始有效應(yīng)力的計(jì)算公式有點(diǎn)問(wèn)題，手冊(cè)上面說(shuō)的很詳細(xì)，手冊(cè)里面是把土體分為完全干燥區(qū)，半飽和區(qū)和完全飽和區(qū)三部分來(lái)考慮的。把手冊(cè)上相關(guān)的部分傳上來(lái)，希望對(duì)大家有所幫助。
多孔介質(zhì)的地應(yīng)力平衡.rar
展開(kāi) 
【視頻教程】ABAQUS教程系列之地應(yīng)力平衡方法1（千總）
【視頻教程】ABAQUS教程系列之地應(yīng)力平衡方法1（千總）
基于ABAQUS的初始地應(yīng)力平衡方法研究_代汝林.pdf
基于ABAQUS的初始地應(yīng)力平衡方法研究_代汝林.pdf
abaqus地應(yīng)力平衡的幾個(gè)注意事項(xiàng)
首先大家來(lái)比較一下采用geostatic分析步時(shí)增量步分別為automatic與fixed計(jì)算出來(lái)的孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力、豎向位移結(jié)果對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，除了豎向位移不同，計(jì)算出來(lái)的孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力完全相同，可以認(rèn)為增量步為automatic達(dá)到平衡，fixed計(jì)算出來(lái)的豎向位移未有達(dá)到平衡。
于是我再采用geostatic分析步時(shí)增量步fixed計(jì)算出來(lái)的odb文件，添加到預(yù)定于場(chǎng)里，可以發(fā)現(xiàn)，除了豎向位移不同，計(jì)算出來(lái)的孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力完全相同，此時(shí)的位移達(dá)到平衡。
注意：此模型全部只有土體一個(gè)部件，所以用geostatic分析步時(shí)增量步automatic能計(jì)算出較好的結(jié)果，但是若有其他樁體墻體等部件或者接觸時(shí)，geostatic分析步時(shí)計(jì)算基本不會(huì)收斂，希望高手能給予交流，若有其他部件時(shí)，平衡真的很難，我平時(shí)的做法是采用一般靜力分析步算出odb結(jié)果文件，再添加到預(yù)定于場(chǎng)中，采用一般靜力分析步，該方法大多數(shù)時(shí)候平衡效果并不是很好，負(fù)4次方級(jí)算理想結(jié)果，只有重復(fù)導(dǎo)入，重復(fù)次數(shù)越多，達(dá)到滿意結(jié)果，但是需要耐心，因?yàn)椴恢罆?huì)要多少次，甚至幾十次上百次了。
還有就是想說(shuō)的是，如果你用geostatic分析步時(shí)增量步automatic計(jì)算時(shí)，如果有其他壓力或者其他荷載時(shí)，也是很難收斂，甚至基本是無(wú)法收斂。以上暫時(shí)也沒(méi)什么解決的方法，大家地應(yīng)力平衡盡量選擇用geostatic分析步時(shí)增量步automatic，如果有其他部件時(shí)就用odb或者csv方法，慢慢調(diào)試吧，同時(shí)希望大神能提出更好的方法！
展開(kāi) 關(guān)于ANSYS中初始地應(yīng)力施加方法的介紹
近日，水哥收到一粉絲對(duì)初始地應(yīng)力施加這塊的疑問(wèn)，恰逢今天時(shí)間較多，便說(shuō)說(shuō)在ANSYS中如何施加初始地應(yīng)力。
針對(duì)巖土工程相關(guān)的分析而言，初始地應(yīng)力這個(gè)概念比較重要，所謂初始地應(yīng)力，也即是在我們對(duì)巖土進(jìn)行任何外部操作之前，例如基坑開(kāi)挖、邊坡開(kāi)挖、隧道開(kāi)挖等，其本身內(nèi)所存在的真實(shí)應(yīng)力，也可稱之為初始應(yīng)力場(chǎng)。
初始應(yīng)力場(chǎng)是平衡的，這也是經(jīng)常聽(tīng)到的一個(gè)概念，初始地應(yīng)力平衡，更簡(jiǎn)單來(lái)講，就是我們?cè)谶M(jìn)行分析之前的位移清零，應(yīng)力不清零。
為什么進(jìn)行這樣一步操作？
答：為了使模型更加的符合實(shí)際。
ANSYS中對(duì)于初始地應(yīng)力的平衡沒(méi)有類似設(shè)計(jì)軟件那般（例如Midas NX）方便，也即是我們?cè)谧鲱愃苹娱_(kāi)挖分析之前，首先要進(jìn)行地應(yīng)力平衡操作，ANSYS中主要分為兩步進(jìn)行：
第一步：原始應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算，導(dǎo)出地應(yīng)力文件；
第二步：新建模型，導(dǎo)入地應(yīng)力文件，施加重力，平衡地應(yīng)力。
關(guān)于導(dǎo)入與導(dǎo)出的命令流，ANSYS以前老版本是采用Iswrite與isfile命令，新版本可采用Inistate命令，但是Iswrite和isfile依然可以用，只是幫助文件已經(jīng)沒(méi)了這兩個(gè)命令的解釋，其用法同inistate，可具體查詢Help。
通過(guò)上兩步操作，能達(dá)到位移清零，真實(shí)應(yīng)力不清零的效果，下面以一個(gè)小例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明操作過(guò)程。
某二維地塊，長(zhǎng)度50m，高度20m，需進(jìn)行基坑開(kāi)挖操作，操作之前，需進(jìn)行初始地應(yīng)力的平衡，材料為中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，彈性模量取1200Mpa,粘聚力取450Kpa，摩擦角取30度，采用DP材料模型。
展開(kāi) 地應(yīng)力平衡的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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