地應(yīng)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(yīng)力平衡2011-03-3014:42:12關(guān)于地應(yīng)力的平衡方法，綜合了版上的一些意見，結(jié)合了自己的想法，對(duì)于初始地應(yīng)力的施加，得到了e-6的效果，方法比較簡(jiǎn)單,與大家分享！先施加重力荷載的作用,可以在cae中實(shí)現(xiàn)；在inp文件中的outputrequest中寫上*elprints,這樣就會(huì)將施加重力荷載后的應(yīng)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(yīng)力的序號(hào)及單元的應(yīng)力拷出，例如ELEMENTTFOOT3.在*.dat文件中，將單元應(yīng)力的序號(hào)及單元的應(yīng)力拷出，例如ELEMENTTFOOTNOTES11S22S33S12單獨(dú)存為一個(gè)*.dat文件，用excel打開該文件，將其中的1所在的列去掉，在每個(gè)單元號(hào)前面加上其instance.，即單元編號(hào)變?yōu)椋篿nstance名稱.序號(hào)；注意不同的instance和part要都按照其所在的單元從小到大編號(hào)，而不是按照他們?cè)谡w單元編號(hào)來編號(hào)！接下來就在excel把該文件另存為*.csv格式的文件（即帶有逗號(hào)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(jiǎn)單,希望能對(duì)大家有用！先說為什么要施加地應(yīng)力：1、我們所建立的幾何模型一般和工程實(shí)際情況或尺寸相對(duì)應(yīng)、相一致，比如邊坡幾何模型和實(shí)際邊坡尺寸一致，但我們可以夸張一點(diǎn)想像，實(shí)際邊坡應(yīng)是由一個(gè)更大一點(diǎn)或更高一點(diǎn)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(zhǔn)確知曉，我們就可以建立一個(gè)那時(shí)的幾何模型，再施加重力和邊界條件進(jìn)行計(jì)算，變形后形狀和現(xiàn)狀邊坡形狀一致，其內(nèi)力也就是初始應(yīng)力場(chǎng)或地應(yīng)力，就不用專門去施加地應(yīng)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(shí)際尺寸，受力后將會(huì)變成一個(gè)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(nèi)力，將其提取出來作為幾何模型的內(nèi)力，再和外力（重力）平衡，則我們建立的模型才能算和實(shí)際模型一致。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”的含義、目的、作用。地應(yīng)力平衡中的外力和內(nèi)力的問題，地應(yīng)力平衡中，顯然，重力是外力，應(yīng)力場(chǎng)是內(nèi)力，僅有外力重力，沒有內(nèi)力是不可能的，同樣，僅有內(nèi)力（專指初始應(yīng)力場(chǎng)）而不受重力也是不可能的，否則，整個(gè)體系的力不會(huì)平衡。這就是為什么我們將提取出的內(nèi)力施加于幾何模型后必須再施加重力的原因。為的是內(nèi)力和外力平衡。）q0F3q6H1O#地應(yīng)力場(chǎng)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(yīng)力場(chǎng)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(xué)者也有這樣的疑問，我的理解是內(nèi)力是沒有向上、向下或者向其它方向的概念的，內(nèi)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(shí)針或逆時(shí)針而分，內(nèi)力往往都是成對(duì)出現(xiàn)，如地應(yīng)力場(chǎng)中的應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，取一個(gè)微元，則壓應(yīng)力同時(shí)出現(xiàn)在向下和向上，你能說地應(yīng)力就是向上，與重力反向嗎？不怕各位笑話，以上幾點(diǎn)在高手看來是很簡(jiǎn)單的問題，卻是我經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而艱辛的摸索才得到的，今天也寫給初學(xué)者，不要再走我的老彎路了。aba中初始地應(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)過計(jì)算，差別很小。表面不水平的情況則最好通過文件導(dǎo)入初應(yīng)力的情況進(jìn)行平衡。一般來講，表面不平的時(shí)候有很多因素造成誤差很大。地應(yīng)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(qǐng)嚴(yán)格按照這個(gè)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(nèi)容單元號(hào)S11 S22 S33 S12 S13 S23（請(qǐng)注意，在保存內(nèi)容中沒有這一行的）這個(gè)結(jié)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(gè)“單元號(hào)”這一行，而且單元號(hào)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(xiàng)功能確實(shí)很不錯(cuò)。：）這個(gè)功能讓基坑開挖、隧道開挖等的初始應(yīng)力，開挖后的殘余應(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)合地基的問題，如果沒有初始應(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。地應(yīng)力平衡的正確時(shí)間點(diǎn)所謂地應(yīng)力平衡是指，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.有些人問樁土作用如何平衡？這個(gè)問題首先就是錯(cuò)的，因?yàn)榈貞?yīng)力平衡的時(shí)候是不能有樁的.一旦有樁就跨過了地應(yīng)力平衡這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，數(shù)值模擬要忠實(shí)于實(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)算中最最關(guān)鍵的.處理地應(yīng)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(yīng)力平衡地表水平而且土層分層水平的情況下的地應(yīng)力平衡是最簡(jiǎn)單的情況，事實(shí)上也是大多數(shù)計(jì)算用到的平衡方法，這個(gè)時(shí)候可以用ABAQUS提供的*initialconditions,type二stress,geostatic方法來做.具體怎么寫這個(gè)語句，請(qǐng)自行參考文檔.其它的情況下的地應(yīng)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(dǎo)入地應(yīng)力數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行地應(yīng)力平衡，其方法的核心是給土體加重力，不必理會(huì)其土體位移，只是單純的提取每個(gè)單元的平均應(yīng)力，再將這個(gè)應(yīng)力讀回ABAQUS作為初始應(yīng)力，以達(dá)到平衡土體位移的效果.具體操作參考這個(gè)貼/viewthread.php?tid=762963&highlight=%B5%D8%D3%A6%C1%A6%C6%BD%BA%E2,不預(yù)設(shè)地應(yīng)力所謂的不進(jìn)行地應(yīng)力平衡是指計(jì)算前不設(shè)定土體位移歸零，而是記錄下土體在重力作用下每個(gè)結(jié)點(diǎn)的位移值，在進(jìn)行后繼計(jì)算后，將位移結(jié)果減去重力作用下每個(gè)結(jié)點(diǎn)的位移值就能得到當(dāng)前計(jì)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?yàn)橛涗浀氖墙Y(jié)點(diǎn)位移，缺點(diǎn)是麻煩，因?yàn)橐崆坝涗?，還要處理數(shù)據(jù).1法是對(duì)單元集進(jìn)行賦值，與結(jié)點(diǎn)集無關(guān)；常見的問題有結(jié)構(gòu)物的情況如何平衡？有結(jié)構(gòu)物的情況下就不是正確的平衡點(diǎn)，如果一定要這樣平衡，比如原來有一個(gè)隧道，現(xiàn)在在上面建房子，要估計(jì)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(jìn)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(jì)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(qǐng)檢查模型是否合理，塑性參數(shù)是否合理./我是新手、自學(xué)者，總結(jié)了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，主要是給和我一樣的新手*initialcondition,type=stress,geostatic就不說了，啃啃手冊(cè)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(rèn)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(diǎn)選上，去setup頁(yè)面選擇報(bào)告文件的名字（例如istres.rpt）把下面的和值之類的額外輸出點(diǎn)掉，要不還要手動(dòng)刪除4、 編輯你的報(bào)告文件，把數(shù)據(jù)行之外的東西都刪除。（正確的格式：?jiǎn)卧?hào)，s11，s22,s33,s12,s13,s23），使用excel或者ultraedit在每個(gè)數(shù)據(jù)間加上一個(gè)逗號(hào)（，），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(hào)之間是空白，否則會(huì)出現(xiàn)element0錯(cuò)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(bǔ)充一下：使用mdb.models['你的model的名字'].setValues（noPartsInputFile=ON）時(shí)注意：-要寫你的model的名字（在CAE窗口頂部，Model右面，默認(rèn)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(hào)-這個(gè)命令要在CAE窗口底部輸入（先點(diǎn)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(dāng)前的工作目錄下（不一定是TEMP文件夾）【】】】[[[[[地應(yīng)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(qǐng)嚴(yán)格按照這個(gè)格式，，注意大小寫的字母，同時(shí)注意輸入模型名字時(shí)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(diǎn)選上，setup頁(yè)面選擇報(bào)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(dǎo)入外部數(shù)據(jù)一一》導(dǎo)入數(shù)據(jù)選中abaqus.rpt打開，（選固定寬度）下一步，然后調(diào)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(huì)有很多逗號(hào)的）單元號(hào)S11S22S33S12S13S23（請(qǐng)注意，在保存內(nèi)容中沒有這一行的）,.,.,.,.,.,,.,.,.,.,.,這個(gè)結(jié)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(gè)''單元號(hào)”這一行，而且單元號(hào)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(hào)隔開的，不需要另加逗號(hào)。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(diǎn)解析2010年05月21日CAE,ABAQUS6.10,新功能,ABAQUS/CFD--訪ABAQUS技術(shù)經(jīng)理高紹武博士Abaqus被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)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(shù)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(qǐng)您介紹下這個(gè)版本在功能上有了哪些新的改進(jìn)？Abaqus6.10中的最大的亮點(diǎn)是什么？高紹武：2010年5月推出的Abaqus6.10是一個(gè)非常重要的版本，推出了眾多新的功能，同時(shí)也改進(jìn)了以前版本的很多功能，歸結(jié)起來，6.10在如下方面最值得關(guān)注。XFEM支持C3D4、C3D8等單元類型，支持隱式動(dòng)力學(xué)，更多失效準(zhǔn)則，并支持基于MPI的并行計(jì)算方式。改進(jìn)了Geostatic分析步的算法，可以更精確獲得土體的初始地應(yīng)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(shí)支持多種材料、支持移動(dòng)的CEL網(wǎng)格等。內(nèi)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(dǎo)入、抽取幾何模型中面、對(duì)中面的修補(bǔ)以及材料標(biāo)定等Abaqus/CAE新功能。改進(jìn)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(jì)算流體動(dòng)力學(xué)求解器(Abaqus/CFD)，成為Abaqus的第三個(gè)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(shí)可以結(jié)合Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit進(jìn)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(diǎn)。e-works杜凱：Abaqus6.10中加入了流體仿真的模塊，請(qǐng)您詳細(xì)的介紹下Abaqus/CFD模塊有哪些優(yōu)點(diǎn)，Abaqus/CFD的推出對(duì)企業(yè)具有什么樣的意義？高紹武：對(duì)于新的流體仿真模塊，具有如下優(yōu)點(diǎn)：采用間斷Galerkin有限體積/有限元計(jì)算方法，該方法是一個(gè)二階精度的計(jì)算方法，比現(xiàn)在通行的一階精度計(jì)算方法先進(jìn)?？梢阅M層流，湍流等流體問題以及熱傳導(dǎo)、自然對(duì)流問題等流體的傳熱問題。采用強(qiáng)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(cè)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(jì)算，其并行效率也是非