搜索ABAQUS与岩土工程（四）——地应力平衡（修正剑桥模型）
2016-10-27 by:CAE仿真在线 来源:互联网
修正剑桥是个具有跨时代意义的土体塑性本构。关于临界状态土力学的基本原理和发展历史,小胖后面会在“理论学习”栏目里和大家一起学习。今天我们先讨论一下“方法论”中经常碰到的问题——地应力平衡。
我们现在经常使用的剑桥模型是经过修正的,也就是所谓的修正剑桥模型,我们简称MCC(Modified Cam-clay)。区别于其它传统的塑性本构,MCC考虑了土体应力路径的影响,因此在ABAQUS内并不能与线弹性模型相匹配,只能搭配多孔介质弹性模型。于是经典的报错提示就来了——
THE SUM OF INITIAL PRESSURE AND ELASTIC TENSILE STRENGTH FOR THE POROUS ELASTIC MATERIAL IN ELEMENT ......
这条错误简直是各位岩土宝宝无法避免的噩梦,我们来看看——
可以说,这是一个世界范围的普遍的问题——
出了问题,群里吼效率太低,不如直接百度或谷歌。如果不屑与百度为伍,有没有好的外出散步方式,你还可以用帮助文件。好在,SSQ帮你打开了通往帮助文件的大门,不是吗?
根据“Abaqus Theory Guide 2016”式4.4.1-4(PDF文件第823页),多孔介质弹性模型里面有这么一个公式:
p0是初始压应力(pressure stress),pel/t(宝宝们自行对号)是材料的抗拉强度。对于土体材料,我们一般假设其没有抗拉强度。那么问题来了,如果宝宝不小心没设置初始地应力,而抗拉强度又为0的话,分母就变成0了;如果你设置的初始应力为正,那么根据Abaqus里拉正压负的约定,p0又变成负的了。那么,你让前边的“ln”怎么想?所以,程序很真诚地把问题告诉了你,只怪你自己不好好学习人家的帮助文件......
不废话了,小胖结合ABAQUS与岩土工程(二)——地应力平衡(中级)中的模型演示一下建模的流程吧。
1. 参数
参数仍是取自小胖的那篇论文,请参考隧道开挖实例(一)——标准隧道开挖模拟。
需要指出的是,MCC的参数需要做实验!需要做实验!!需要做实验!!!请各位宝宝对自己的前途和他人的安全负责。如果是自己做着玩玩,熟悉流程甚至灌灌低档论文,您可以做些参数敏感性分析,同时和监测数据对比,综合得出最靠谱的参数。再次提醒,地勘的参数只能参考,因为普遍来说我们的地勘还不会做那些高级点的试验。
2. 初始地应力
由于前述原因,MCC一定要你给个初始地应力的。有的宝宝问了,如果有建筑物在无法得到靠谱的初始地应力分布该咋办?在这里,小胖提供个方法,各位回去试试:
(1)按照自重应力分别对土和结构物(混凝土自重)进行初始应力估算,在predefined field中进行赋值;尽量把接触等考虑在内。那种先约束接触面再平衡然后再放开的方法,小胖个人认为不是特别好;
(2)按常规Geostatic平衡,能算多少算多少;
(3)导出地应力再导入。具体过程请参考ABAQUS与岩土工程(三)——地应力平衡(高级)。
一般这个过程下来,都可以平衡得不错。涉及接触的地应力平衡,请先提高网格质量,然后再考虑其它非常规方法如材料替换、现行约束接触面等。
3. 初始孔隙比
我们从多孔介质模型相关本构定义中也可以看出,初始孔隙比也是必不可少的一个参数。一般简化情况下,小胖会选择均布的孔隙比。但实际情况远不止于此。大家可以参考费康的那本书,里面有比较详细的论述。
初始孔隙比的定义也是在predefined field中,如
高清视频请点击文章底部 “阅读原文”。
至此,地应力平衡系列可以暂时终结。后边如果有更好玩的模型,小胖还会重启该系列。
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