地應(yīng)力平衡匯總

1、1.“地應(yīng)力平衡”的含義、目的和作用我們建立的幾何模型一般與工程的實(shí)際情況或規(guī)模相對(duì)應(yīng)，并與之相一致，例如，坡度幾何模型與實(shí)際坡度大小相一致，但我們可以稍微夸大一點(diǎn)，想象實(shí)際坡度應(yīng)該是一個(gè)較大或較高的無(wú)重力初始坡度，它在N年前突然受到重力和類似邊界條件的影響，并逐漸形成今天的大小。我們不知道萬(wàn)有引力之前的坡度大小，也不知道n年前類似的當(dāng)前邊界條件。如果我們準(zhǔn)確地知道它，我們可以在那時(shí)建立一個(gè)幾何模型，然后應(yīng)用重力和邊界條件進(jìn)行計(jì)算。變形后的形狀與目前的邊坡形狀一致，其內(nèi)力為初始應(yīng)力場(chǎng)或地應(yīng)力，因此不需要專門(mén)施加地應(yīng)力。然而，問(wèn)題是我們不能在壓力之前知道斜坡的形狀和大小。我們當(dāng)前的幾何模型是現(xiàn)在

2、斜坡的實(shí)際尺寸，它將是如果我們知道當(dāng)前斜坡的內(nèi)力，提取它作為幾何模型的內(nèi)力，然后用外力(重力)平衡它，我們建立的模型可以被認(rèn)為與實(shí)際模型一致。很難真正知道當(dāng)前斜坡的內(nèi)力。我們采用的方法是，利用我們建立的幾何模型，應(yīng)用與實(shí)際模型一致的重力和邊界條件進(jìn)行計(jì)算，得到變形或變小或與當(dāng)前邊坡不完全一致的邊坡的內(nèi)力作為當(dāng)前邊坡的內(nèi)力，并將其重新應(yīng)用到與當(dāng)前邊坡一致的幾何模型中，然后應(yīng)用重力(當(dāng)然邊界條件應(yīng)該基本一致)進(jìn)行平衡，從而建立一個(gè)與當(dāng)前模型基本一致的模型。2.如何平衡地應(yīng)力顯然，在原地應(yīng)力平衡中，重力是一種外力，應(yīng)力場(chǎng)是一種內(nèi)力。沒(méi)有內(nèi)力就不可能只有外力重力。同樣，沒(méi)有重力也不可能只有內(nèi)力(具體指

3、初始應(yīng)力場(chǎng))。否則，整個(gè)系統(tǒng)的力量將無(wú)法平衡。這就是為什么我們必須在將提取的內(nèi)力應(yīng)用到幾何模型之后應(yīng)用重力。為了平衡內(nèi)外力量。abaqus的零件模塊繪制功能不是很強(qiáng)，所以經(jīng)常使用AutoCAD繪制平面圖并導(dǎo)入abaqus。在abaqus6.10中，導(dǎo)入分為以下步驟：1.在AutoCAD中構(gòu)建模型的平面圖，并將其保存為dxf格式。由于abaqus沒(méi)有單位，我們通常使用標(biāo)準(zhǔn)單位M，所以cad模型也應(yīng)該以1:1的比例繪制。2.進(jìn)入abaqus/cae的零件模塊，依次點(diǎn)擊文件-導(dǎo)入-草圖，加載你的dxf文件。此時(shí)，您將從零件模塊轉(zhuǎn)移到草圖模塊；3.單擊繪圖區(qū)域左側(cè)的草圖管理器編輯導(dǎo)入的模型，但不能直接

4、執(zhí)行拉伸、旋轉(zhuǎn)等操作；4.切換到零件模塊，點(diǎn)擊創(chuàng)建零件，定義模型的基本特征；定義完成后，在繪圖區(qū)左側(cè)的工具區(qū)下部找到添加草圖的功能，單擊找到要加載的平面圖形，然后將平面圖形加載到零件模塊中。由于已經(jīng)定義了模型的基本特征，因此可以拉伸和旋轉(zhuǎn)模型。在上一步中，沒(méi)有定義模型特征，因此拉伸、旋轉(zhuǎn)等。無(wú)法執(zhí)行。導(dǎo)入過(guò)程到此結(jié)束。然而，接觸分析的收斂性仍然是一個(gè)大問(wèn)題，我們經(jīng)常長(zhǎng)時(shí)間停留在一個(gè)地方，找不到改進(jìn)的方法。Aba_aba在abaqus FAQ中為我們提供了改進(jìn)模型的方向和一些方法。在我的分析過(guò)程中，如何在模型中找到影響收斂的關(guān)鍵問(wèn)題也是一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)令人困惑的問(wèn)題。讓我們談?wù)勎业囊恍﹤€(gè)人經(jīng)歷和看法

5、。如果有任何錯(cuò)誤，我希望你能指出來(lái)，給我們更多的經(jīng)驗(yàn)分享。abaqus的隱式解法是計(jì)算一個(gè)大剛度矩陣的解。這個(gè)方程在迭代后是否能達(dá)到系統(tǒng)默認(rèn)收斂準(zhǔn)則的范圍，決定了這個(gè)計(jì)算是否能收斂。因此，為了收斂，系統(tǒng)的邊界條件和前面的分析步驟之間的差異越小，系統(tǒng)就越容易找到收斂的解。有鑒于此，我們可以用以下方法使系統(tǒng)方程的解盡可能地接近前一步，以達(dá)到收斂。以下方法的指導(dǎo)思想是：模型越小越好，前后兩個(gè)分析步驟的變化越小越好。1.在接觸分析真正加載之前，設(shè)置一個(gè)接觸步驟，使兩個(gè)表面接觸。在該步驟中，最好使接觸面的干涉更小，例如0.001。然后放開(kāi)作用在兩個(gè)接觸體上的力和接觸方向的自由度。2.如果系統(tǒng)的負(fù)載很大，

6、系統(tǒng)的負(fù)載將分多個(gè)步驟加載，這可能使系統(tǒng)無(wú)法在指定的迭代次數(shù)內(nèi)收斂。所以根據(jù)需要分開(kāi)，讓abaqus的內(nèi)核慢慢消化。少吃多吃在這里似乎是正確的。3.如果系統(tǒng)有多個(gè)觸點(diǎn)，最好將它們分成幾個(gè)步驟使它們接觸，就像負(fù)載一樣。這種方法將使您在未來(lái)的模型修改中更有方向。4.如果模型仍然不收斂，您可以查看哪個(gè)步驟或哪個(gè)公司不收斂。如果第一步?jīng)]有直接收斂，如果模型是通過(guò)如上所述將載荷和接觸分成多個(gè)步驟來(lái)建立的，則可以更改載荷的順序。如果將第二個(gè)載荷的載荷改為第一個(gè)載荷，并且計(jì)算收斂，影響收斂的主要問(wèn)題應(yīng)該是原始載荷或接觸。在這種情況下，加載時(shí)不會(huì)收斂。此時(shí)，我們可以考慮是否有任何其他方法使步驟的變化小于前一步

7、驟的變化，如第一點(diǎn)中提到的，或者繼續(xù)細(xì)分負(fù)載。5.如果接觸分析沒(méi)有收斂，您可以自己查看模型的接觸表面。有時(shí)會(huì)過(guò)度擁擠。此時(shí)，在裝配中稍微移動(dòng)模型的相對(duì)位置，或者僅使用調(diào)整來(lái)消除接觸中的過(guò)切，但是有一種方法會(huì)扭曲網(wǎng)格。如果問(wèn)題不大，可以使用它。有時(shí)，模型中的兩個(gè)接觸表面變成點(diǎn)接觸和表面接觸，并且點(diǎn)或表面中的一個(gè)位置不是很穩(wěn)定。這時(shí)，分裂出現(xiàn)了，有時(shí)解決辦法失敗了。此時(shí)，我們可以看看是否可以稍微改變一下模型?；蛘咴谶@里改進(jìn)網(wǎng)格。6.如果模型確實(shí)很大，您可以修改規(guī)劃求解的設(shè)置并增加迭代次數(shù)。如果計(jì)算在開(kāi)始時(shí)沒(méi)有收斂，并且迭代次數(shù)后時(shí)間增量不是很小，則可以使初始值和最小值變小。模型越大，這里可以改變的

8、就越小，尤其是前后兩步變化很大的時(shí)候。然而，當(dāng)模型不是很大時(shí)，過(guò)小的時(shí)間增量意義不大，問(wèn)題應(yīng)該從模型中是否有誤差來(lái)考慮。7.如果模型太大，要求解的方程將會(huì)太大，因此不必要和不重要的聯(lián)系應(yīng)該從模型中刪除。這樣，結(jié)果不會(huì)受到很大影響，計(jì)算時(shí)間可以大大減少。引言：我們知道斷裂力學(xué)是由英格爾斯在1914年和格里菲斯在1921年提出的，并且一直停留在在線彈性斷裂力學(xué)(LEFM)的水平，直到20世紀(jì)60年代。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，裂紋尖端進(jìn)入塑性區(qū)后，應(yīng)力奇異性問(wèn)題不能用LEF方法解決。1960年，巴倫布拉特(Barenblatt)和杜德?tīng)?Dugdale)首次提出了非線性/塑性斷裂力學(xué)的概念，并在裂紋前沿引入了塑性

9、區(qū)，這是我們現(xiàn)在使用的內(nèi)聚斷裂力學(xué)的前身。當(dāng)時(shí)，這個(gè)概念還沒(méi)有在學(xué)術(shù)界引起轟動(dòng)。直到1966年，賴斯發(fā)現(xiàn)了J積分，后來(lái)發(fā)現(xiàn)LEFM的J積分等于能量釋放率。后來(lái)，在這個(gè)項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的LEFM無(wú)法解釋的問(wèn)題。連貫斷裂力學(xué)開(kāi)始引起更多的關(guān)注。相干斷裂力學(xué)在以混凝土為代表的準(zhǔn)脆性材料的研究中取得了很好的成果，因此相干斷裂力學(xué)在20世紀(jì)70年代至90年代被廣泛應(yīng)用于混凝土研究中。目前常用的方法主要有實(shí)用裂紋法和有效彈性裂紋法或等效彈性裂紋法，其中實(shí)用裂紋法只考慮Dugdale-Bar Enblatt能量機(jī)制，有效彈性裂紋法只考慮基于LEFM的Griffith-Irwin能量耗散機(jī)制，但也做了一些

10、修改。在ABAQUS中有幾種常見(jiàn)的制造裂紋的方法。最簡(jiǎn)單的事情是使用去骨命令來(lái)定義*斷裂標(biāo)準(zhǔn)，類型=XXX，參數(shù)。*去骨，從=XXX，主=XXX，時(shí)間增量=XX0，1，.時(shí)間，0如果您想看到開(kāi)裂，請(qǐng)?zhí)貏e注意需要在指定的開(kāi)裂路徑上定義一個(gè)*Nset，然后*在初始條件中定義，類型=接觸主設(shè)備、從設(shè)備和指定的Nset這種方法的使用實(shí)際上是有限的。另一種方法是在交互模塊中定義裂縫縫，并對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化，用折疊單元模擬奇異點(diǎn)。該方法可以計(jì)算常用的斷裂力學(xué)參數(shù)，如J積分和應(yīng)力強(qiáng)度因子。裂紋尖端和奇點(diǎn)的定義：在交互-特殊中，首先定義裂紋，定義裂紋尖端和方向，然后在奇點(diǎn)中選擇：輸入0.25作為中間節(jié)點(diǎn)參數(shù)：然后

11、選擇折疊元素側(cè)、重復(fù)節(jié)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)于(1/r) (1/r 1/2)奇點(diǎn)的8節(jié)點(diǎn)單位。在這種情況下，中間節(jié)點(diǎn)參數(shù)選擇0.25將裂紋尖端折疊成四分之一節(jié)點(diǎn)單位。如果中間節(jié)點(diǎn)不移動(dòng)到1/4，它對(duì)應(yīng)于(1/r)奇點(diǎn)，這適合于完全塑性。網(wǎng)格劃分：在裂尖網(wǎng)格劃分中有一些技巧需要注意。分區(qū)后，首先處理最外面的正方形，首先布置對(duì)角線和邊，記住主要的點(diǎn)約束，然后是第三個(gè)選項(xiàng)，不允許元素?cái)?shù)量改變，不允許種子改變。你可以自己調(diào)節(jié)密度。圓附近最里面的正方形只能分布在對(duì)角線上。你也可以進(jìn)一步劃分內(nèi)圈，并將其分布在圓周上。裂紋尖端周圍的內(nèi)圓選擇自由網(wǎng)格，單元類型選擇cps6或cpe6，外部四邊形選擇sweet網(wǎng)格，單元類型選

12、擇cps8或cpe8。記得去掉四次積分下的勾號(hào)。這種方法的幾個(gè)值得注意的問(wèn)題已經(jīng)被許多朋友問(wèn)過(guò)了。它主要是對(duì)斷裂力學(xué)的理解。1.為什么xx，yy方向或通過(guò)設(shè)置理想彈塑性(epp)分析獲得的最大應(yīng)力值Sxx，Syy超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度Sy？這個(gè)分析結(jié)果可能嗎？原因是在ABAQUS中，馮米塞斯的等效應(yīng)力為Se=Sy，所以在平面應(yīng)變條件下，xx方向的應(yīng)力sxx為sy * pi/srqt (3) sy，而Syy=Sy *(2)pi/SRqt(3)，約為屈服應(yīng)力的3倍。因此，在xx和yy方向獲得大于材料屈服強(qiáng)度的應(yīng)力是正常的。2.在設(shè)置折疊元素時(shí)，為什么要將單位邊緣的中點(diǎn)移動(dòng)到四分之一，但在中間設(shè)置一個(gè)圓

13、并保持單位邊緣的中點(diǎn)不變？事實(shí)上，這不是隨機(jī)的。在有限元分析裂紋時(shí)，有必要模擬彈性分析中裂紋尖端1/SQRT(r)的奇異性，以便將單元邊緣中點(diǎn)移動(dòng)到1/4后計(jì)算的等參單元的拉蓋爾型函數(shù)對(duì)應(yīng)的u場(chǎng)恰好包含1/SQRT(r)。事實(shí)上，這種方法是斷裂力學(xué)數(shù)值模擬史上一個(gè)非常聰明的發(fā)現(xiàn)，至今仍被廣泛使用。對(duì)于理想的彈塑性分析，需要模擬裂紋尖端在1/r處的奇異性，所以我們都知道，將單元邊緣的點(diǎn)設(shè)為1/2后計(jì)算出的法向等參單元的拉格朗日函數(shù)所對(duì)應(yīng)的u場(chǎng)含有1/r項(xiàng)，可以模擬彈塑性分析所需的裂紋尖端在1/r處的奇異性。因此，分析模式背后有一個(gè)清晰而美麗的理論，似乎只需幾只手就能實(shí)現(xiàn)。還有一個(gè)相對(duì)較新的內(nèi)聚元

14、素單元。我仔細(xì)閱讀了ABAQUS相干元的理論幫助，我個(gè)人的看法是ABAQUS相干元采用了一種類似于虛擬裂縫的方法，這種方法在混凝土中被廣泛使用。只考慮了dugdale-barenblatt能量機(jī)制。其中，軟化規(guī)律的影響非常重要。然而，ABAUQS似乎只提供線性或指數(shù)軟化規(guī)律，復(fù)雜的本構(gòu)關(guān)系需要另尋出路?；诟窭锓扑?歐文耗能機(jī)制的J積分值可以在LEFM分析中單獨(dú)計(jì)算。(ABAQUS采用了索志剛和哈欽森在1990年提出的方法。)目前，內(nèi)聚斷裂力學(xué)已經(jīng)應(yīng)用于各種材料。然而，在使用納米或更小數(shù)量級(jí)的研究中存在許多問(wèn)題，并且可能有必要結(jié)合位錯(cuò)和分子動(dòng)力學(xué)的一些理論?，F(xiàn)有的相干元單元需要定義損傷起始和演化準(zhǔn)則，而軟化準(zhǔn)則目前似乎只是線性和指數(shù)的，但對(duì)于一般材料來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。然后，通過(guò)設(shè)置后處理顯示組可以看到裂紋擴(kuò)展。裂紋擴(kuò)展不是ABAQUS的強(qiáng)項(xiàng)。目前，使用相