搜索ABAQUS與巖土工程（四）——地應力平衡（修正劍橋模型）
2016-10-27 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
修正劍橋是個具有跨時代意義的土體塑性本構。關于臨界狀態土力學的基本原理和發展歷史,小胖后面會在“理論學習”欄目里和大家一起學習。今天我們先討論一下“方法論”中經常碰到的問題——地應力平衡。
我們現在經常使用的劍橋模型是經過修正的,也就是所謂的修正劍橋模型,我們簡稱MCC(Modified Cam-clay)。區別于其它傳統的塑性本構,MCC考慮了土體應力路徑的影響,因此在ABAQUS內并不能與線彈性模型相匹配,只能搭配多孔介質彈性模型。于是經典的報錯提示就來了——
THE SUM OF INITIAL PRESSURE AND ELASTIC TENSILE STRENGTH FOR THE POROUS ELASTIC MATERIAL IN ELEMENT ......
這條錯誤簡直是各位巖土寶寶無法避免的噩夢,我們來看看——
可以說,這是一個世界范圍的普遍的問題——
出了問題,群里吼效率太低,不如直接百度或谷歌。如果不屑與百度為伍,有沒有好的外出散步方式,你還可以用幫助文件。好在,SSQ幫你打開了通往幫助文件的大門,不是嗎?
根據“Abaqus Theory Guide 2016”式4.4.1-4(PDF文件第823頁),多孔介質彈性模型里面有這么一個公式:
p0是初始壓應力(pressure stress),pel/t(寶寶們自行對號)是材料的抗拉強度。對于土體材料,我們一般假設其沒有抗拉強度。那么問題來了,如果寶寶不小心沒設置初始地應力,而抗拉強度又為0的話,分母就變成0了;如果你設置的初始應力為正,那么根據Abaqus里拉正壓負的約定,p0又變成負的了。那么,你讓前邊的“ln”怎么想?所以,程序很真誠地把問題告訴了你,只怪你自己不好好學習人家的幫助文件......
不廢話了,小胖結合ABAQUS與巖土工程(二)——地應力平衡(中級)中的模型演示一下建模的流程吧。
1. 參數
參數仍是取自小胖的那篇論文,請參考隧道開挖實例(一)——標準隧道開挖模擬。
需要指出的是,MCC的參數需要做實驗!需要做實驗!!需要做實驗!!!請各位寶寶對自己的前途和他人的安全負責。如果是自己做著玩玩,熟悉流程甚至灌灌低檔論文,您可以做些參數敏感性分析,同時和監測數據對比,綜合得出最靠譜的參數。再次提醒,地勘的參數只能參考,因為普遍來說我們的地勘還不會做那些高級點的試驗。
2. 初始地應力
由于前述原因,MCC一定要你給個初始地應力的。有的寶寶問了,如果有建筑物在無法得到靠譜的初始地應力分布該咋辦?在這里,小胖提供個方法,各位回去試試:
(1)按照自重應力分別對土和結構物(混凝土自重)進行初始應力估算,在predefined field中進行賦值;盡量把接觸等考慮在內。那種先約束接觸面再平衡然后再放開的方法,小胖個人認為不是特別好;
(2)按常規Geostatic平衡,能算多少算多少;
(3)導出地應力再導入。具體過程請參考ABAQUS與巖土工程(三)——地應力平衡(高級)。
一般這個過程下來,都可以平衡得不錯。涉及接觸的地應力平衡,請先提高網格質量,然后再考慮其它非常規方法如材料替換、現行約束接觸面等。
3. 初始孔隙比
我們從多孔介質模型相關本構定義中也可以看出,初始孔隙比也是必不可少的一個參數。一般簡化情況下,小胖會選擇均布的孔隙比。但實際情況遠不止于此。大家可以參考費康的那本書,里面有比較詳細的論述。
初始孔隙比的定義也是在predefined field中,如
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至此,地應力平衡系列可以暫時終結。后邊如果有更好玩的模型,小胖還會重啟該系列。
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