地應力平衡方法介紹

6.19EnhancementstothegeostaticprocedureProducts:Abaqus/StandardAbaqus/CAEBenefits:Thegeostaticprocedureforobtainingtheinitialequilibriumstatehasbeenenhancedsothatyounolongerhavetospecifyinitialstressesthatareclosetotheequilibriumstatetoobtainasolutioncorrespondingtotheoriginalconfiguration.Description:Thegeostaticprocedureisnormallyusedasthefirststepofageotechnicalanalysis;insuchcasesgravityloads(andpossiblyothertypesofloads)areappliedduringthisstep.Ideally,theloadsandinitialstressesshouldexactlyequilibrateandproducezerodeformations.However,inpreviousreleasesofAbaqusthegeostaticproceduredidnotenforcethiscondition.Incomplexproblemsitmaybedifficulttospecifyinitialstressesandloadsthatequilibrateexactly.Consequently,thedisplacementscorrespondingtotheequilibriumsolutionmightbelargeunlessaspecialprocedureisusedtoenforcesmalldisplacements.Theenhancedgeostaticprocedureallowsyoutoobtainequilibriumincaseswhentheinitialstressstateisunknownorisknownonlyapproximately.Abaqusautomaticallycomputestheequilibriumcorrespondingtotheinitialloadsandtheinitialconfiguration,allowingonlysmalldisplacementswithinuser-specifiedtolerances.Theprocedureisavailablewithcontinuumandcohesiveelementswithporepressuredegreesoffreedomandthecorrespondingstress/displacementelements.Theelastic,porouselastic,Cam-clayplasticity,andMohr-Culombplasticitymaterialmodelsaresupported.Althoughthelistofsupportedmaterialsincludesmaterialsthatexhibitinelasticbehavior,theprocedureisintendedtobeusedinanalysesinwhichthematerialresponseisprimarilyelastic;thatis,inelasticdeformationsaresmall.ThenewenhancementsareavailablefromtheIncrementationtabbedpagewhenyoucreateoreditageostaticstepinAbaqus/CAE.Youmustselectautomaticincrementationtoaccessthenewcontrols.ThedefaultsettingsforincrementsizeandmaximumdisplacementchangeareshowninFigure6-6.Figure6-6TheIncrementationoptionsforageostaticstep.Marne:Step-1Type:GeostdticBasicIncrementationOther|Type:AutomaticLInitialFixedMinimunMasimurnIncrementsize:11|1E-CO5Max.displacementchange;|IE-005Abaqus/CAEUsage:Stepmodule:CreateStep:General:Geostatic;IncrementationReferences:AbaqusAnalysisUser'sManual.“Geostaticstressstate,”Section6.8.2Abaqus/CAEUser'sManual.“Configuringageostaticstressfieldprocedure”in“Configuringgeneralanalysisprocedures,”Section14.11.1AbaqusKeywordsReferenceManual*GEOSTATICAbaqusVerificationManual“*GEOSTATIC,UTOL,”Section5.1.9ABAQUS地應力平衡2011-03-3014:42:12關于地應力的平衡方法，綜合了版上的一些意見，結合了自己的想法，對于初始地應力的施加，得到了e-6的效果，方法比較簡單,與大家分享！先施加重力荷載的作用,可以在cae中實現(xiàn)；在inp文件中的outputrequest中寫上*elprints,這樣就會將施加重力荷載后的應力輸出到*.dat文件中了；

11-1.2598E+05-1434.-3.1852E+04892.721-1.2249E+05-6287.-3.2194E+041223.31-1.1795E+05-497.7-2.9611E+041664.41-1.1210E+05-7240.-2.9834E+041992.5 1-1.|0485E+05 579.0-2.6068E+04 2600.61-9.5803E+04-8272.-2.6019E+043031.7 1-8.4709E+04 1915.-2.0698E+044083.81-7.0634E+04-9746.-2.0095E+044339.9 1-5.1088E+04 5401.-1.1422E+048519.101-2.4353E+04-1.1150E+04-8876. 1.2126E+04111-1.2847E+05268.1-3.2050E+04738.1121-1.2786E+05-9868.-3.4433E+04629.1131-1.2938E+05-4224.-3.3402E+04502.5141-1.3039E+05-3458.-3.3461E+04165.93.在*.dat文件中，將單元應力的序號及單元的應力拷出，例如ELEMENTTFOOT3.在*.dat文件中，將單元應力的序號及單元的應力拷出，例如ELEMENTTFOOTNOTES11S22S33S12單獨存為一個*.dat文件，用excel打開該文件，將其中的1所在的列去掉，在每個單元號前面加上其instance.，即單元編號變?yōu)椋篿nstance名稱.序號；注意不同的instance和part要都按照其所在的單元從小到大編號，而不是按照他們在整體單元編號來編號！接下來就在excel把該文件另存為*.csv格式的文件（即帶有逗號分隔符的格式），最后在inp文件的step之前寫上*initialconditions,type=stress,input二文件名.csv即可!這種方法不需要用python,比較簡單,希望能對大家有用！先說為什么要施加地應力：1、我們所建立的幾何模型一般和工程實際情況或尺寸相對應、相一致，比如邊坡幾何模型和實際邊坡尺寸一致，但我們可以夸張一點想像，實際邊坡應是由一個更大一點或更高一點的不受重力的初始邊坡在n年前突然受重力和類似目前的邊界條件作用下逐漸形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和類似目前的邊界條件作用之前邊坡的尺寸大小，我們不得而知，如果能準確知曉，我們就可以建立一個那時的幾何模型，再施加重力和邊界條件進行計算，變形后形狀和現(xiàn)狀邊坡形狀一致，其內力也就是初始應力場或地應力，就不用專門去施加地應力了，但問題是我們不能知曉邊坡受力前的形狀尺寸我們現(xiàn)在的幾何模型就是邊坡現(xiàn)在的實際尺寸，受力后將會變成一個更小的或與現(xiàn)狀不一致的邊坡，這不符合我們模擬現(xiàn)狀邊坡的目的。如果我們知道現(xiàn)狀邊坡的內力，將其提取出來作為幾何模型的內力，再和外力（重力）平衡，則我們建立的模型才能算和實際模型一致。真實地知道現(xiàn)狀邊坡的內力是很難的，我們采取的辦法是，用我們所建立的幾何模型施加和實際模型一致的重力和邊界條件進行計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力近似的作為現(xiàn)狀邊坡的內力，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（當然邊界條件也應基本一致）以平衡，這樣才算建立了與現(xiàn)狀模型基本一致的模型，其下的計算才成為可能。這就是所謂“地應力平衡”的含義、目的、作用。地應力平衡中的外力和內力的問題，地應力平衡中，顯然，重力是外力，應力場是內力，僅有外力重力，沒有內力是不可能的，同樣，僅有內力（專指初始應力場）而不受重力也是不可能的，否則，整個體系的力不會平衡。這就是為什么我們將提取出的內力施加于幾何模型后必須再施加重力的原因。為的是內力和外力平衡。）q0F3q6H1O#地應力場的方向問題，有網(wǎng)友在論壇里問，既然重力是向下，為與重力平衡，那應力場的方向是不是向上呢，這同樣是我開始接觸abaqus的疑問，相信很初學者也有這樣的疑問，我的理解是內力是沒有向上、向下或者向其它方向的概念的，內力只有拉力或壓力或剪力之分，其方向也按是拉是壓是順時針或逆時針而分，內力往往都是成對出現(xiàn)，如地應力場中的應力以壓應力為主，取一個微元，則壓應力同時出現(xiàn)在向下和向上，你能說地應力就是向上，與重力反向嗎？不怕各位笑話，以上幾點在高手看來是很簡單的問題，卻是我經(jīng)歷了漫長而艱辛的摸索才得到的，今天也寫給初學者，不要再走我的老彎路了。aba中初始地應力場平衡一般在表面水平的情況下僅僅和密度相關，密度一樣的話平衡的結果很好，別的參數(shù)改變之后經(jīng)過計算，差別很小。表面不水平的情況則最好通過文件導入初應力的情況進行平衡。一般來講，表面不平的時候有很多因素造成誤差很大。地應力平衡方法：第一步：建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）第二步：施加荷載，LOAD，選擇施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向輸入數(shù)值9.8第三步：在命令行中輸入mdb.models['模型名字'].setValues（noPartsInputFile=ON）（請嚴格按照這個格式，注意大小寫的字母第四步：提交J0B，完成后第五步：按以下步驟,RoportReportFieldOutput 選中S11,S22,S33,S12,S13,S23Name:XX.INP Write中選擇FieldOutput ok!!![第六步：用軟件（推薦使用UltraEdit很好編輯的）打開XX.INP，保存格式內容單元號S11 S22 S33 S12 S13 S23（請注意，在保存內容中沒有這一行的）這個結果文件是最重要的，在所保存的文件中只有數(shù)值部分，沒有英文字母，沒有！上面那個“單元號”這一行，而且單元號前面也沒有什么PART名字什么的，就是1，2. 這些數(shù)字。第七步：在ABAQUS ModelEditkeywordsModel-1（這就是你的Model名字）在材料屬性后面力口上：*initialconditions,type二stress,input二xx.inp 完成，第八步：重新提交JOB，OK第九步：如果你還沒有成功的話，那我只能說 我無語了。ABAQUS的這項功能確實很不錯。：）這個功能讓基坑開挖、隧道開挖等的初始應力，開挖后的殘余應力很好的顯示；也可以很好的模擬鐵路設計中的工后沉降的概念，在地應力平衡后，加上荷載所得沉降即為工后沉降；也很好的模擬了樁土復合地基的問題，如果沒有初始應力的模擬，使土對樁產(chǎn)生了擠壓應力，從而通過設定摩擦系數(shù)就可以模擬了樁與土之間的摩擦力；除此之外，在進行擋土墻計算時也需要ABAQUS的這項功能，反正很多都用得著。希望我的建議能幫助初學者（其實我也是初學者，呵呵）很快掌握這個技巧。地應力平衡的正確時間點所謂地應力平衡是指，當我們建任何東西或挖任何東西之前，地表的位移都是零，但是土體的應力卻存在，這種無位移但有應力的時間點叫地應力平衡.那么正確的時間點應該是什么呢，就是不管土原來是什么樣的，高山，河流，丘陵，平原都可以，關鍵是在我們對它做任何擾動之前.有些人問樁土作用如何平衡？這個問題首先就是錯的，因為地應力平衡的時候是不能有樁的.一旦有樁就跨過了地應力平衡這個時間點，數(shù)值模擬要忠實于實際情況，不能想當然,所以正確的選擇時間點是地應力平衡計算中最最關鍵的.處理地應力平衡的三種方法地表水平土層分層水平的情況下的地應力平衡地表水平而且土層分層水平的情況下的地應力平衡是最簡單的情況，事實上也是大多數(shù)計算用到的平衡方法，這個時候可以用ABAQUS提供的*initialconditions,type二stress,geostatic方法來做.具體怎么寫這個語句，請自行參考文檔.其它的情況下的地應力平衡［'s4x&:%I8A#x*c1Y$q地表不水平或土分層不規(guī)則的情況下只能使用導入地應力數(shù)據(jù)的方式進行地應力平衡，其方法的核心是給土體加重力，不必理會其土體位移，只是單純的提取每個單元的平均應力，再將這個應力讀回ABAQUS作為初始應力，以達到平衡土體位移的效果.具體操作參考這個貼/viewthread.php?tid=762963&highlight=%B5%D8%D3%A6%C1%A6%C6%BD%BA%E2,不預設地應力所謂的不進行地應力平衡是指計算前不設定土體位移歸零，而是記錄下土體在重力作用下每個結點的位移值，在進行后繼計算后，將位移結果減去重力作用下每個結點的位移值就能得到當前計算步的凈位移，這種方法只適用于小變形分析，不適用于幾何非線性的情況，好處是收斂性好，精度高，因為記錄的是結點位移，缺點是麻煩，因為要提前記錄，還要處理數(shù)據(jù).1法是對單元集進行賦值，與結點集無關；常見的問題有結構物的情況如何平衡？有結構物的情況下就不是正確的平衡點，如果一定要這樣平衡，比如原來有一個隧道，現(xiàn)在在上面建房子，要估計這種情況下的追加位移是多少，這種情況下可以用上面的方法2和3來完成.多層土的情況下的平衡？多層土的情況可以根據(jù)不同的情況選擇方法1或2進行.有地下水的情況下的平衡？有水的情況下最主要是要搞清楚土的三相，按照不同的孔隙率計算土的干密度和濕密度，這種平衡目前最好是只用方法1來完成.邊坡加重力無法平衡？邊坡加重力無法平衡表示邊坡本身是不穩(wěn)的，請檢查模型是否合理，塑性參數(shù)是否合理./我是新手、自學者，總結了一點經(jīng)驗，主要是給和我一樣的新手*initialcondition,type=stress,geostatic就不說了，啃啃手冊就明白了，或者在論壇搜索下geostatic我主要說一下*initialconditions,type=stress,input=XXX.XXX的方法：1、 先建立好你的模型，按照你的課題把邊界條件、接觸什么的都建好，然后使用命令mdb.models['你的模型名字']setValues（noPartsInputFile=ON），建立沒有part的inp文件（abaqus不認帶part的istress數(shù)據(jù)）2、 建立*geostatic的step，只施加重力荷載，然后求解3、 完成之后用viewer打開odb，選report->fieldreport,下拉菜單里面選擇centriod，然后依次把s11、s22、s33、s12、s13、s23點選上，去setup頁面選擇報告文件的名字（例如istres.rpt）把下面的和值之類的額外輸出點掉，要不還要手動刪除4、 編輯你的報告文件，把數(shù)據(jù)行之外的東西都刪除。（正確的格式：單元號，s11，s22,s33,s12,s13,s23），使用excel或者ultraedit在每個數(shù)據(jù)間加上一個逗號（，），數(shù)據(jù)之間的空格不要緊，但是要注意不要有空行或者逗號之間是空白，否則會出現(xiàn)element0錯誤

5、重新建立你的step，寫入新的inp文件之后，編輯它，在材料屬性之后、step之前加入*initialconditions,type=stress,input=XXX.XXX【【 補充一下：使用mdb.models['你的model的名字'].setValues（noPartsInputFile=ON）時注意：-要寫你的model的名字（在CAE窗口頂部，Model右面，默認名稱為Model-1,Model-2等等），不是CAE或JOB的名稱。-你的model的名字前后都要加上單引號-這個命令要在CAE窗口底部輸入（先點左下角的＞＞＞）-輸入此命令后，要在Job模塊中用writejob來生成INP文件（loveestboy1981是不是沒作這一步？）-生成的INP文件名和Job名一樣，而不是CAE文件或Model的名稱。-生成的INP文件在當前的工作目錄下（不一定是TEMP文件夾）【】】】[[[[[地應力平衡方法：第一步：建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）第二步：施加荷載，LOAD，選擇施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向輸入數(shù)值9.8第三步：在命令行中輸入mdb.models['模型名字'].setValues（noPartsInputFile=ON）（請嚴格按照這個格式，，注意大小寫的字母，同時注意輸入模型名字時的大小的第四步；提交JOB，完成后，第五步：按以下步驟,[Module]Visualization-ReportReportFieldOutput下拉菜單里面選擇centriod，然后依次把s11、s22、s33、s12、s13、s23點選上，setup頁面選擇報告文件的名字***.txtWrite中選擇FieldOutput ok!!!第六步：先打開然后打開excel在菜單：數(shù)據(jù)一一》導入外部數(shù)據(jù)一一》導入數(shù)據(jù)選中abaqus.rpt打開，（選固定寬度）下一步，然后調整分界線，確定，然后刪除不需要的，然后存為csv格式（注意不要用空格，否則會有很多逗號的）單元號S11S22S33S12S13S23（請注意，在保存內容中沒有這一行的）,.,.,.,.,.,,.,.,.,.,.,這個結果文件是最重要的，在所保存的文件中只有數(shù)值部分，沒有英文字母，沒有上面那個''單元號”這一行，而且單元號前面也沒有什么PART名字什么的，就是1，2 這些數(shù)字。

在CSV文件中，數(shù)字本身是用逗號隔開的，不需要另加逗號。第七步：在ABAQUSModelEditkeywordsModel-1(這就是你的Model名字)在材料屬性后面加上：*initialconditions,type=stress,input=***.csv完成第八步：重新提交JOB，OK]]]]]]]]ABAQUS6.10新功能亮點解析2010年05月21日CAE,ABAQUS6.10,新功能,ABAQUS/CFD--訪ABAQUS技術經(jīng)理高紹武博士Abaqus被廣泛地認為是功能最強的有限元軟件，可以分析復雜的固體力學結構力學系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復雜的問題和模擬高度非線性問題。2010年5月Abaqus推出了6.10的新版本，e-works有幸采訪到了Abaqus技術經(jīng)理高紹武博士，由他來為我們介紹Abaqus6.10中的新功能。e-works杜凱：最近Abaqus軟件推出了6.10的新版本，請您介紹下這個版本在功能上有了哪些新的改進？Abaqus6.10中的最大的亮點是什么？高紹武：2010年5月推出的Abaqus6.10是一個非常重要的版本，推出了眾多新的功能，同時也改進了以前版本的很多功能，歸結起來，6.10在如下方面最值得關注。XFEM支持C3D4、C3D8等單元類型，支持隱式動力學，更多失效準則，并支持基于MPI的并行計算方式。改進了Geostatic分析步的算法，可以更精確獲得土體的初始地應力及初始孔壓。增加了用戶指定隱式通用接觸間隙和過盈量功能，在算法上增加了隱式通用接觸的接觸控制參數(shù)等眾多隱式通用接觸功能。CEL域同時支持多種材料、支持移動的CEL網(wǎng)格等。內建了SPH和DEM兩種方法的用戶自定義單元等多種Abaqus/Explicit方面的新功能。增加了和NX的協(xié)同導入、抽取幾何模型中面、對中面的修補以及材料標定等Abaqus/CAE新功能。改進了3DSweep生成三維模型、布網(wǎng)格種子以及網(wǎng)格劃分等多種Abaqus/CAE功能。推出了計算流體動力學求解器(Abaqus/CFD)，成為Abaqus的第三個求解器，可以解決包括層流和湍流以及流體傳熱等方面的問題，同時可以結合Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit進行流固耦合(FSI)分析。在眾多新功能中，Abaqus/CFD及FSI成為最大的亮點。e-works杜凱：Abaqus6.10中加入了流體仿真的模塊，請您詳細的介紹下Abaqus/CFD模塊有哪些優(yōu)點，Abaqus/CFD的推出對企業(yè)具有什么樣的意義？高紹武：對于新的流體仿真模塊，具有如下優(yōu)點：采用間斷Galerkin有限體積/有限元計算方法，該方法是一個二階精度的計算方法，比現(xiàn)在通行的一階精度計算方法先進?？梢阅M層流，湍流等流體問題以及熱傳導、自然對流問題等流體的傳熱問題。采用強健快速的代數(shù)多重網(wǎng)格(AMG)迭代方法，并行效率高，下圖為某算例測試出的多核并行效率的情況，從圖中可以看出，即便是64核并行計算，其并行效率也是非