ABAQUS與巖土工程（三）——地應(yīng)力平衡（高級）

2016-10-05  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

各位寶寶在路上堵得可舒坦?思來想去,小胖決定今天還是要給大家添點堵。

上次我們介紹了地表不平整的情況下如何進(jìn)行地應(yīng)力的平衡(點我我是傳送門)。其實都是些操作層面的事情,寶寶們只要記住多嘗試,一次不行來兩次三次四次。

后來又有小盆友在群里問有建筑物的情況咋平衡?小胖還是那句話:管它什么情況,先放在一起算一遍再說——你得先算一遍不通,才知道怎么往下進(jìn)行不是?也不要傻傻地聽信謠言,說需要第一步加上建筑物,算一遍重力,再用Geostatic平衡——試過的寶寶肯定知道,這完全不可行嘛。如果需要計算開挖等施工對建筑物的影響,必須以建筑物已經(jīng)存在的狀態(tài)為起始進(jìn)行開挖的模擬,這是常識啊。

今天我們以群樁基礎(chǔ)為例,來看下有群樁的時候,地應(yīng)力是咋平衡的。

小胖這次選擇的模型很簡單,也并沒有按照設(shè)計慣例來。整個土體10*10*50m,承臺4*4*2m,樁徑1m,長18m。土體Mohr-Coulomb,c=10kPa,phi=20,E=10MPa,nu=0.3,gamma=18。樁基線彈性。具體的剖分過程,寶寶們可以看百度傳課的高清視頻,鏈接見文章底部“閱讀原文”。小胖就不貼圖浪費大家寶貴的流量了。

注意,本次建模小胖在part里就直接將重力方向設(shè)為了沿Z軸,因此在assembly中不必再對模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

樁土接觸采用標(biāo)準(zhǔn)的surface-to-surface接觸,本構(gòu)采用庫倫摩擦,摩擦系數(shù)0.3。小胖再次強調(diào),各位寶寶建模時,盡量減少接觸對,比如本例中,小胖總共建立了兩組接觸/約束:一組是樁基、承臺側(cè)面及承臺地面與土體的接觸,另一組是樁端與土體的約束(Tie)。這樣能較好地保證模型的收斂性。

分析步

本次模型我們還是采用Geostatic分析步,automatic進(jìn)行平衡,控制位移0.5 mm。我們的初始增量步暫時用1。

Nlgeom我們選擇關(guān)閉,也就是不考慮幾何非線性(想知道什么是幾何非線性?點我我是傳送門)。因為我們采用的是Geostatic-automatic的平衡方式,每次迭代模型的最大位移不會超過我們給定的0.5mm,因此完全可以采用small-strain分析。

荷載和邊界很常規(guī),初始地應(yīng)力從predefined field里面定義。注意寶寶們最好能對土體和樁基分別進(jìn)行地應(yīng)力賦值,見下圖

很不幸,計算至大概0.003時不再嘗試計算。很多寶寶到這里就崩潰了。小胖要告訴你,如果你模型有接觸,并且沒有在接觸上用Tie,那么請你務(wù)必務(wù)必選一個非常小的初始增量步。我們把初始增量步調(diào)整至0.001看看如何

計算很順利對不對?并且隨著計算的進(jìn)行,增量步還有所增加。這樣我們來看下平衡效果

還不錯,對不對?

一般承臺上部都是橋墩。巖土計算的時候可以簡化為作用于承臺上表面的荷載。那這個時候我們怎么進(jìn)行地應(yīng)力平衡呢?

很簡單,加上荷載一樣算呀。

需要注意的地方是,初始地應(yīng)力設(shè)置時,樁基的初始應(yīng)力可能需要修正一下,見下圖

仍然采用相同的平衡分析步,0.001的初始增量步。我們看下平衡效果

同樣滿足要求。我們看下承臺表面的荷載是否計算在內(nèi)了

模型比較簡單規(guī)則,但思路都是一樣的。如果Geostatic實在無法收斂,寶寶們可以用Static,general,參見文章“ABAQUS與巖土工程(一)——地應(yīng)力平衡(初級)”。

下次小胖給寶寶們介紹修正劍橋模型的初始地應(yīng)力平衡如何進(jìn)行。

(完)

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