Ansys 巖土工程有限元分析中的彈塑性本構關系

2016-08-24 by:CAE仿真在線來源:互聯網

巖土工程有限元分析中的彈塑性本構關系

ansys也可以做巖土分析,這個案例就是用ansys完成的:

彈塑性本構關系通常由三部分組成:初始屈服準則、流動法則和強化規律。初始屈服準則定義了多軸應力狀態下的彈性極限。砌體、混凝土和巖石等材料為顆粒狀,受壓強度遠大于受拉強度,且屈服應力受靜水應力影響明顯。砌體材料的屈服準則可以考慮使用巖土工程中廣泛使用的Drucker-Prager(DP)準則或ANSYS專門為鋼筋混凝土單元SOLID65開發的CONCRETE材料破壞準則。

DP屈服準則是修正的Von Mises準則,用以逼近Mohr-Coulomb準則,如圖1所示。DP準則假設材料為理想彈塑性,無強化規律;流動法則可以使用相關流動法則,也可以使用不相關流動法則。需輸入的三個參數即粘聚力C、內摩擦角φ和膨脹角φf,一般由試驗確定或根據經驗選取。對于砌塊、砂漿和砌體而言,C、φ值的選取目前還沒有相關的試驗資料和經驗取值,但可以根據其與材料的單軸受拉屈服應力σt和受壓屈服應力σc之間的關系來確定。

破壞面是加工強化區域的極限,由于理想彈塑性假定,DP材料的破壞面同屈服面。

采用CONCRETE材料時,可結合多線性隨動強化模型(MKIN)來定義砌體的單軸應力應變曲線;CONCRETE材料屬性表用于確定材料的強度準則,受拉失效由最大拉應力準則確定,三向受壓時采用Wil-lam -Warnke五參數失效準則,屈服面由ft、fc、fcb、f1和f2等5個參數表述,破壞面最少輸入ft和fc這2個參數確定,fcb、f1和f2等3個參數可取默認值,此時應力狀態應滿足|σh|≤3fc,σh=1/3(σxp+σyp+σzp),σxp、σyp、σzp代表主應力,否則在高靜水壓力下五個失效參數都必須指定。CONCRETE屬性表中還有3個參數用來反映材料開裂后的狀態:裂縫張開時剪力傳遞系數,一般可取0.3~0.5,裂縫閉合時剪力傳遞系數,可取0.9~1.0,拉應力釋放量乘子Tc,可取0.6。單元開裂后垂直于開裂方向的拉應力可緩慢釋放,以有助于數值計算的收斂。采用MKIN非線性材料需輸入砌體的單軸受壓應力應變曲線,研究列出了很多表達形式不一的砌體單軸受壓應力應變曲線,指出各類應力-應變曲線的上升段相差很小,下降段相差較大,各類磚砌體的極限應變與峰值應變之比εu/ε0均為1.6左右,ε0可按實測值或取ε0=0.003,綜合各種應力-應變曲線,提出了以下磚砌體應力應變曲線。

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