ABAQUS 地应力平衡
abaqus 学习记录 2011-03-30 14:42:12 阅读107 评论0 字号：大中小 订阅
关于地应力的平衡方法,综合了版上的一些意见,结合了自己的想法,对于初始地应力的施加,得到了e-6的效果,方法比较简单,与大家分享! 1.先施加重力荷载的作用,可以在cae中实现; 2.在inp文件中的output request中写上 *el print s,
这样就会将施加重力荷载后的应力输出到*.dat文件中了;
3.在*.dat文件中,将单元应力的序号及单元的应力拷出,例如
ELEMENT T FOOT- S11 S22 S33 S12 NOTE
1 1 -1.2598E+05 -1434. -3.1852E+04 892.7 2 1 -1.2249E+05 -6287. -3.2194E+04 1223. 3 1 -1.1795E+05 -497.7 -2.9611E+04 1664. 4 1 -1.1210E+05 -7240. -2.9834E+04 1992. 5 1 -1.0485E+05 579.0 -2.6068E+04 2600. 6 1 -9.5803E+04 -8272. -2.6019E+04 3031. 7 1 -8.4709E+04 1915. -2.0698E+04 4083. 8 1 -7.0634E+04 -9746. -2.0095E+04 4339. 9 1 -5.1088E+04 5401. -1.1422E+04 8519. 10 1 -2.4353E+04 -1.1150E+04 -8876. 1.2126E+04 11 1 -1.2847E+05 268.1 -3.2050E+04 738.1 12 1 -1.2786E+05 -9868. -3.4433E+04 629.1 13 1 -1.2938E+05 -4224. -3.3402E+04 502.5 14 1 -1.3039E+05 -3458. -3.3461E+04 165.9 单独存为一个*.dat文件,
4.用excel打开该文件,将其中的1所在的列去掉,在每个单元号前面加上其instance. ,即单元编号变为: instance名称.序号 ;注意不同的instance和part要都按照其所在的单元从小到大编号,而不是按照他们在整体单元编号来编号!
5.接下来就在excel把该文件另存为*.csv格式的文件(即带有逗号分隔符的格式),
6.最后在inp文件的step之前写上
*initial conditions,type=stress,input=文件名.csv即可! 这种方法不需要用python,比较简单,希望能对大家有用!
先说为什么要施加地应力：
1、我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。如果我们知道现状边坡的内力，将其提取出来作为几何模型的内力，再和外力（重力）平衡，则我们建立的模型才能算和实际模型一致。 真实地知道现状边坡的内力是很难的，我们采取的办法是，用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计算，得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力，并重新将其施加于与现状边坡一致的几何模型，再施加重力（当然边界条件也应基本一致）以平衡，这样才算建立了与现状模型基本一致的模型，其下的计算才成为可能。这就是所谓“地应力平衡”的含义、目的、作用。
2. 地应力平衡中的外力和内力的问题，地应力平衡中，显然，重力是外力，应力场是内力，仅有外力重力，没有内力是不可能的，同样，仅有内力（专指初始应力场）而不受重力也是不可能的，否则，整个体系的力不会平衡。这就是为什么我们将提取出的内力施加于几何模型后必须再施加重力的原因。为的是内力和外力平衡。) q0 F3 q6 H1 O#
3. 地应力场的方向问题，有网友在论坛里问，既然重力是向下，为与重力平衡，那应力场的方向是不是向上呢，这同样是我开始接触abaqus的疑问，相信很初学者也有这样的疑问，我的理解是内力是没有向上、向下或者向其它方向的概念的，内力只有拉力或压力或剪力之分，其方向也按是拉是压是顺时针或逆时针而分，内力往往都是成对出现，如地应力场中的应力以压应力为主，取一个微元，则压应力同时出现在向下和向上，你能说地应力就是向上，与重力反向吗？ 不怕各位笑话，以上几点在高手看来是很简单的问题，却是我经历了漫长而艰辛的摸索才得到的，今天也写给初学者，不要再走我的老弯路了。
aba中初始地应力场平衡一般在表面水平的情况下仅仅和密度相关，密度一样的话平衡的结果很好，别的参数改变之后经过计算，差别很小。表面不水平的情况则最好通过文件导入初应力的情况进行平衡。一般来讲，表面不平的时候有很多因素造成误差很大。
地应力平衡方法：
第一步：建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）
第二步：施加荷载，LOAD，选择施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向输入数值9.8
第三步：在命令行中输入mdb.models['模型名字'].setValues(noPartsInputFile=ON) (请严格按照 这个格式，注意大小写的字母
第四步：提交J0B，完成后
第五步：按以下步骤,Roport---Report Field Output---选中S11,S22,S33,S12,S13,S23---Name:XX.INP
---Write中选择Field Output-------------ok!!!
[第六步：用软件(推荐使用UltraEdit很好编辑的)打开XX.INP，保存格式内容
单元号 S11 S22 S33 S12 S13 S23 （请注意，在保存内容中没有这一行的）
, . , . , . , . , . , , . , . , . , . , . , .
, . , . , . , . , . , .
, . , . , . , . , . , .
这个结果文件是最重要的，在所保存的文件中只有数值部分，没有英文字母，没有上面那个“单元号”这一行，而且单元号前面也没有什么PART名字什么的，就是1，2........这些数字。
第七步：在ABAQUS----Model---Edit keywords---Model-1(这就是你的Model名字)---在材料属性后面
加上：*initial conditions,type=stress,input=xx.inp 完成,
第八步：重新提交JOB，OK
第九步：如果你还没有成功的话，那我只能说----------------我无语了。 ABAQUS的这项功能确实很不错。：）这个功能让基坑开挖、隧道开挖等的初始应力，开挖后的残余应力很好的显示；也可以很好的模拟铁路设计中的工后沉降的概念，在地应力平衡后，加上荷载所得沉降即为工后沉降；也很好的模拟了桩土复合地基的问题，如果没有初始应力的模拟，使土对桩产生了挤压应力，从而通过设定摩擦系数就可以模拟了桩与土之间的摩擦力；除此之外，在进行挡土墙计算时也需要ABAQUS的这项功能，反正很多都用得着。
希望我的建议能帮助初学者（其实我也是初学者，呵呵）很快掌握这个技巧。
地应力平衡的正确时间点
所谓地应力平衡是指, 当我们建任何东西或挖任何东西之前, 地表的位移都是零, 但是土体的应力却存在, 这种无位移但有应力的时间点叫地应力平衡. 那么正确的时间点应该是什么呢, 就是不管土原来是什么样的, 高山, 河流, 丘陵, 平原都可以, 关键是在我们对它做任何扰动之前. 有些人问桩土作用如何平衡? 这个问题首先就是错的, 因为地应力平衡的时候是不能有桩的. 一旦有