Ansys 岩土工程有限元分析中的弹塑性本构关系

2016-08-24 by:CAE仿真在线来源:互联网

岩土工程有限元分析中的弹塑性本构关系

ansys也可以做岩土分析,这个案例就是用ansys完成的:

弹塑性本构关系通常由三部分组成:初始屈服准则、流动法则和强化规律。初始屈服准则定义了多轴应力状态下的弹性极限。砌体、混凝土和岩石等材料为颗粒状,受压强度远大于受拉强度,且屈服应力受静水应力影响明显。砌体材料的屈服准则可以考虑使用岩土工程中广泛使用的Drucker-Prager(DP)准则或ANSYS专门为钢筋混凝土单元SOLID65开发的CONCRETE材料破坏准则。

DP屈服准则是修正的Von Mises准则,用以逼近Mohr-Coulomb准则,如图1所示。DP准则假设材料为理想弹塑性,无强化规律;流动法则可以使用相关流动法则,也可以使用不相关流动法则。需输入的三个参数即粘聚力C、内摩擦角φ和膨胀角φf,一般由试验确定或根据经验选取。对于砌块、砂浆和砌体而言,C、φ值的选取目前还没有相关的试验资料和经验取值,但可以根据其与材料的单轴受拉屈服应力σt和受压屈服应力σc之间的关系来确定。

破坏面是加工强化区域的极限,由于理想弹塑性假定,DP材料的破坏面同屈服面。

采用CONCRETE材料时,可结合多线性随动强化模型(MKIN)来定义砌体的单轴应力应变曲线;CONCRETE材料属性表用于确定材料的强度准则,受拉失效由最大拉应力准则确定,三向受压时采用Wil-lam -Warnke五参数失效准则,屈服面由ft、fc、fcb、f1和f2等5个参数表述,破坏面最少输入ft和fc这2个参数确定,fcb、f1和f2等3个参数可取默认值,此时应力状态应满足|σh|≤3fc,σh=1/3(σxp+σyp+σzp),σxp、σyp、σzp代表主应力,否则在高静水压力下五个失效参数都必须指定。CONCRETE属性表中还有3个参数用来反映材料开裂后的状态:裂缝张开时剪力传递系数,一般可取0.3~0.5,裂缝闭合时剪力传递系数,可取0.9~1.0,拉应力释放量乘子Tc,可取0.6。单元开裂后垂直于开裂方向的拉应力可缓慢释放,以有助于数值计算的收敛。采用MKIN非线性材料需输入砌体的单轴受压应力应变曲线,研究列出了很多表达形式不一的砌体单轴受压应力应变曲线,指出各类应力-应变曲线的上升段相差很小,下降段相差较大,各类砖砌体的极限应变与峰值应变之比εu/ε0均为1.6左右,ε0可按实测值或取ε0=0.003,综合各种应力-应变曲线,提出了以下砖砌体应力应变曲线。

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