ABAQUS與巖土工程（五）——耦合的孔壓-應(yīng)力分析

2016-12-01  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

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嚴格意義上來說,小胖覺得這并不是傳統(tǒng)意義上的流固耦合分析。只能說是把孔壓自由度考慮在了固體有限元分析中。在耦合的孔壓-應(yīng)力分析(Coupled pore fluid flow - stress analysis)中,有一些需要注意的地方,小胖在這里簡略總結(jié)一下。

材料

對于土體來說,我們經(jīng)常采用MC/DP/MCC等模型。在不需要考慮孔壓的情況下,通常不需要在這些本構(gòu)中考慮滲透系數(shù),但如果要考慮孔壓,滲透系數(shù)的定義則不可避免。

上邊是滲透系數(shù)定義的界面。需要注意的是,specific weight of wetting liquid需要輸入的是液體的容重數(shù)值。而下邊void ratio也并不是你所需指定的材料孔隙比。那這個孔隙比是啥呢?我們來看看Abaqus的幫助文件咋說:

看到?jīng)],這里的void ratio只是在需要定義孔隙比相關(guān)的滲透系數(shù)時才用定義的。一般情況下我們假設(shè)滲透系數(shù)是個常數(shù),直接在void ratio里填個0就行了。

分析步

對于耦合的孔壓分析,地應(yīng)力平衡寶寶們可以大膽地采用Geostatic,支持的!但Static就不行了。有的情況下用Geostatic無法進行完美平衡,可以嘗試采用Soils穩(wěn)態(tài)分析,操作流程和static一樣一樣的。

后續(xù)的分析步就需要采用Soils了。根據(jù)問題的具體情況,分為穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)。一般對于隧道、基坑等開挖問題,由于需要考慮土體的孔壓變化過程,一般推薦各位采用瞬態(tài)分析,根據(jù)每個開挖步的工期進行相關(guān)的時間設(shè)定。比如一個開挖步10個小時,那么我們就可以按下圖設(shè)置

上邊那個參數(shù)比較重要,太小太大都不行,各位可以從10pa開始往上嘗試。就是每一個增量步允許的最大孔壓變化。

邊界條件

建議一定要給定孔壓的邊界條件。否則極有可能出現(xiàn)孔壓自由度(第8自由度)不收斂的情況。一般情況下,初始狀態(tài)我們可以假設(shè)地下水位線處的孔壓為0,然后根據(jù)具體問題,在后續(xù)分析步中進行修改。

初始狀態(tài)

一般需要設(shè)定的初始狀態(tài)包括初始地應(yīng)力,初始孔隙比,初始孔壓,初始飽和度。這些都可以在predefined field里面進行設(shè)置,不在贅述。

單元選擇

對于實體單元,我們一般選擇C3D8P。小胖覺得這個單元挺好的。

土豪們可以選用二階單元(geometric order = quadratic)。小胖并不喜歡減縮積分單元。

強調(diào)

1. 還有一些其它的沒有涉及,如流量邊界等。對于一般的不排水分析,上邊的設(shè)置足夠了。

   
   

2. 請不要用pa作為單位,推薦選用kpa。

   
   

3. 請注意,基于重力計算的前提下,材料屬性中密度為干密度,初始地應(yīng)力為根據(jù)浮重度計算的有效應(yīng)力(飽和情況下),計算得到的應(yīng)力為有效應(yīng)力!

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