地应力平衡方法
★地应力平衡图解
★地应力平衡图解*initial conditions,type=stress,input=0.csvmdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON)（将网格划分精密一些，地应力平衡精度更高一些，2010-7-12注）注意：导入的inp、csv或其他文件里不得有空行，否则会出现element 0。
允许有空格。
--------------------------------------------------------------------方法一：桩土地应力平衡不容易通过，可先直接指定应力：*initial conditions,type=stress,geostaticSet-pile-soil,0,0,-510000,30,0.6,0.6将桩土摩擦系数设为0，容易平衡，输出含有应力s11、s22等的应力文件；导入应力文件，将摩擦系数提高为一个较小的数值（低于正常的摩擦系数），再计算，输出应力文件；再提高摩擦系数，导入应力文件，计算，重复上述操作，直到摩擦系数达到正常值。
上述如果不行，可以干脆将桩与的接触改为tie，2010-8-18的模型按照上面的步骤操作不行，后来tie 就可以了，且收敛的速度很快。
}另存为0.csv第七步：在ABAQUS----Model---Edit keywords---Model-1(这就是你的Model名字)---在材料属性后面加上：*initial conditions,type=stress,input=0.csv完成第八步：重新提交JOB，OK第九步：如果你还没有成功的话，那我只能说----------------我无语了。
：）ABAQUS的这项功能确实很不错。
：）这个功能让基坑开挖、隧道开挖等的初始应力，开挖后的残余应力很好的显示；也可以很好的模拟铁路设计中的工后沉降的概念，在地应力平衡后，加上荷载所得沉降即为工后沉降；也很好的模拟了桩土复合地基的问题，如果没有初始应力的模拟，使土对桩产生了挤压应力，从而通过设定摩擦系数就可以模拟了桩与土之间的摩擦力；除此之外，在进行挡土墙计算时也需要ABAQUS 的这项功能，反正很多都用得着。
地应力平衡总结
地应力平衡1、地应力平衡好坏评判标准1)地应力平衡后，位移云图中最大位移达到10-6量级或更低（接近于0）。
（主要判别条件）2)地应力平衡后，应力云图中应力有一定的数值。
（也就是应力不为0，但变形接近于0）2、进行地应力平衡的原因总的来说，如果不进行地应力平衡，而只施加重力，模型会在重力作用下产生变形，而实际工程中，我们施加荷载时，重力产生的而变形已经产生，实际上得到的是附加应力产生的变形。
1)我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。
如果我们知道现状边坡的内力，将其提取出来作为几何模型的内力，再和外力（重力）平衡，则我们建立的模型才能算和实际模型一致。
真实地知道现状边坡的内力是很难的，我们采取的办法是，用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计算，得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力，并重新将其施加于与现状边坡一致的几何模型，再施加重力（当然边界条件也应基本一致）以平衡，这样才算建立了与现状模型基本一致的模型，其下的计算才成为可能。
这就是所谓“地应力平衡”的含义、目的、作用。
2)地应力平衡中的外力和内力的问题。
地应力平衡中，显然，重力是外力，应力场是内力，仅有外力重力，没有内力是不可能的，同样，仅有内力（专指初始应力场）而不受重力也是不可能的，否则，整个体系的力不会平衡。
abaqus初始地应力法
ABAQUS有限元软件有五种初始地应力平衡方法，包括自动平衡法、关键字定义初始地应力法（或在界面操作）、ODB导入法、初始应力提取法以及用户子程序SIGNI法。
其中，自动平衡法适用于土体采用线弹性、屈曲分析且比较规则的情况。
如果采用本构模型，用此方法可能难以收敛。
具体操作步骤包括建模、赋属性、装配，然后在Step模块添加地应力分析步，并将增量改为自动。
在Load模块中，重力必须放在地应力分析步。
如果是海底土，则需要在土的上方施加静水压力；若为上方有大重物的隧道，则需施加物体作用在隧道上的压力。
关键字定义初始地应力法是在建立好网格模型之后，分别测量出硬土和软土区域最高点和最低点坐标，并通过自重应力公式分别计算出坐标对应的土体自重应力值。
随后，输入土壤水平方向上的静止侧压力系数来完成语言的编写。
地应力平衡odb导入法详解
地应力平衡odb导入法详解在工程建设中，地应力平衡是一个非常重要的概念，它是指地下岩体内各点受到的应力相等，即地下岩体处于一种平衡状态。
地应力平衡对于岩土工程的稳定性、地下水的流动、地下开采等方面都有着重要的影响。
因此，准确地预测地应力平衡状态对于岩土工程的设计和实施具有非常重要的意义。
在岩土工程领域，常常需要对地下岩体进行数值模拟分析，以预测其稳定性和变形情况。
为了准确地预测地应力平衡状态，需要对岩体的物理性质、地质条件、地下水等因素进行全面的考虑，并采用适当的数值模拟方法。
其中，odb导入法是一种非常有效的数值模拟方法，可以很好地模拟地下岩体的应力平衡状态。
odb导入法是一种基于有限元分析的方法，它可以将实测的地下应力数据导入到有限元模型中，以模拟地下岩体的应力平衡状态。
具体来说，该方法的步骤如下：1. 对地下岩体进行野外实测，获取地下应力数据。
2. 建立岩体的有限元模型，包括岩体的几何形状、物理性质、边界条件等。
3. 将实测的地下应力数据导入到有限元模型中，作为岩体的边界条件。
4. 进行有限元分析，计算地下岩体的应力分布情况。
5. 根据计算结果，进行岩体的稳定性分析和变形预测等工作。
与传统的有限元分析方法相比，odb导入法具有以下优点：1. 可以很好地模拟地下应力平衡状态，提高分析结果的准确性。
2. 可以充分利用实测数据，避免了传统有限元分析中需要进行大量假设的情况。
3. 可以减少计算量，提高计算效率。
4. 可以更好地考虑地下水对岩体应力的影响。
在实际应用中，odb导入法已经被广泛应用于岩土工程领域。
例如，在地下隧道工程中，需要对隧道周围的地下岩体进行稳定性分析。
采用odb导入法，可以很好地模拟地下岩体的应力平衡状态，预测隧道周围岩体的变形情况，从而为隧道的设计和施工提供重要的依据。
总之，odb导入法是一种非常有效的数值模拟方法，可以很好地模拟地下岩体的应力平衡状态。
在岩土工程领域的应用前景非常广阔，可以为工程设计和实施提供重要的技术支持。
地应力平衡方法介绍
6.19 Enhancements to the geostatic procedureProducts: Abaqus/Standard Abaqus/CAEBenefits: The geostatic procedure for obtaining the initial equilibrium state has been enhanced so that you no longer have to specify initial stresses that are close to the equilibrium state to obtain a solution corresponding to the original configuration.Description: The geostatic procedure is normally used as the first step of a geotechnical analysis; in such cases gravity loads (and possibly other types of loads) are applied during this step. Ideally, the loads and initial stresses should exactly equilibrate and produce zero deformations. However, in previous releases of Abaqus the geostatic procedure did not enforce this condition. In complex problems it may be difficult to specify initial stresses and loads that equilibrate exactly. Consequently, the displacements corresponding to the equilibrium solution might be large unless a special procedure is used to enforce small displacements.The enhanced geostatic procedure allows you to obtain equilibrium in cases when the initial stress state is unknown or is known only approximately. Abaqus automatically computes the equilibrium corresponding to the initial loads and the initial configuration, allowing only small displacements within user-specified tolerances. The procedure is available with continuum and cohesive elements with pore pressure degrees of freedom and the corresponding stress/displacement elements. The elastic, porous elastic, Cam-clay plasticity, and Mohr-Culomb plasticity material models are supported. Although the list of supported materials includes materials that exhibit inelastic behavior, the procedure is intended to be used in analyses in which the material response is primarily elastic; that is, inelastic deformations are small.The new enhancements are available from the Incrementation tabbed page when you create or edit a geostatic step in Abaqus/CAE. You must select automatic incrementation to access the new controls. The default settings for increment size and maximum displacement change are shown in Figure 6–6.Figure 6–6 The Incrementation options for a geostatic step.Abaqus/CAE Usage:Step module:Create Step: General: Geostatic; IncrementationReferences:Abaqus Analysis User's Manual∙“Geostatic stress state,” Section 6.8.2Abaqus/CAE User's Manual∙“Configuring a geostatic stress field procedure” in “Configuring general analysis procedures,” Section 14.11.1Abaqus Keywords Reference Manual∙*GEOSTATICAbaqus Verification Manual∙“*GEOSTATIC, UTOL,” Section 5.1.9ABAQUS 地应力平衡2011-03-30 14:42:12关于地应力的平衡方法,综合了版上的一些意见,结合了自己的想法,对于初始地应力的施加,得到了e-6的效果,方法比较简单,与大家分享!1.先施加重力荷载的作用,可以在cae中实现;2.在inp文件中的output request中写上*el prints,这样就会将施加重力荷载后的应力输出到*.dat文件中了;3.在*.dat文件中,将单元应力的序号及单元的应力拷出,例如ELEMENT T FOOT- S11 S22 S33 S12 NOTE1 1 -1.2598E+05 -1434. -3.1852E+04 892.72 1 -1.2249E+05 -6287. -3.2194E+04 1223.3 1 -1.1795E+05 -497.7 -2.9611E+04 1664.4 1 -1.1210E+05 -7240. -2.9834E+04 1992.5 1 -1.0485E+05 579.0 -2.6068E+04 2600.6 1 -9.5803E+04 -8272. -2.6019E+04 3031.7 1 -8.4709E+04 1915.-2.0698E+04 4083.8 1 -7.0634E+04 -9746. -2.0095E+04 4339.9 1 -5.1088E+04 5401.-1.1422E+04 8519.10 1 -2.4353E+04 -1.1150E+04 -8876. 1.2126E+0411 1 -1.2847E+05 268.1 -3.2050E+04 738.112 1 -1.2786E+05 -9868. -3.4433E+04 629.113 1 -1.2938E+05 -4224. -3.3402E+04 502.514 1 -1.3039E+05 -3458. -3.3461E+04 165.9 单独存为一个*.dat文件,4.用excel打开该文件,将其中的1所在的列去掉,在每个单元号前面加上其instance. ,即单元编号变为: instance名称.序号 ;注意不同的instance和part要都按照其所在的单元从小到大编号,而不是按照他们在整体单元编号来编号!5.接下来就在excel把该文件另存为*.csv格式的文件(即带有逗号分隔符的格式),6.最后在inp文件的step之前写上*initial conditions,type=stress,input=文件名.csv即可!这种方法不需要用python,比较简单,希望能对大家有用!先说为什么要施加地应力：1、我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。
ABAQUS的平衡初始地应力的方法研究
２）岩土材料的特性与应力状态密切相关； ３）对于涉及开挖、填充的动态岩土工程问题，初始应力 场是正确模拟其施工过程的先决条件［５］。在岩土工程分析 当中，初始地应力场平衡一般都放在第一步，即对土体施加 重力。理想的 情 况 是 该 作 用 力 与 土 体 的 初 始 应 力 正 好 平 衡，使得土体的初始位移为 ０，使其对后续的分析不产生影
模型尺寸：１０ｍ×１０ｍ×１０ｍ，图 １为计算模型：３Ｄ实 体单元类 型。采 用 理 想 弹 塑 性 本 构 模 型，服 从 Ｍｏｈｒｃｏｕ ｌｏｍｂ屈服准则。
Ｘ方向约束 Ｕ１（Ｕ１ ＝０），Ｙ方 向 约 束 Ｕ２（Ｕ２ ＝０），Ｚ 方向约束 Ｕ３（Ｕ３ ＝０），重 力 加 速 度 作 用 在 Ｚ方 向 上，大 小为 １０。
导 入 法 进 行 结 果 对 比 研 究 。 首 先 ，通 过 一 个 简 易 模 型 对 两 种 平 衡 方 法 进 行 了 简 单 的 描 述 ，并 将 两 个 结 果 与 未 进 行 平 衡 的 结
果比较，说明了地应力平衡的重要性。然后根据一个工程实例通过上述两种方法进行计算，结果 发 现：在 土 体 模 型 简 单 的
第２０４２６卷０年第１２１１期 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＮＶｏｏｖｌ．．４ ６２Ｎ０ｏ２．０２１
·１·
·专家荐稿·
文章编号：１００９６８２５（２０２０）２１０００１０３
ＡＢＡＱＵＳ的 平 衡 初 始 地 应 力 的 方 法 研 究
地应力平衡odb导入法详解
地应力平衡odb导入法详解地应力是指地球内部各部分之间的力的平衡状态，是地球内部结构和构造的基础，对于地质灾害预测、岩石力学研究、地下工程设计等领域具有重要的意义。
而ODB（Object Database）则是一种面向对象的数据库，与传统的关系型数据库相比，具有更高的可扩展性和灵活性。
在地应力研究中，将ODB导入到数值模拟软件中进行分析，可以更加准确地模拟地下结构的力学行为，从而得到更加精细的地应力分布图。
一、ODB的特点及应用ODB是一种面向对象的数据库，与关系型数据库相比，其最大的特点是具有更高的可扩展性和灵活性。
传统的关系型数据库采用的是表格的形式来存储数据，而ODB则采用的是对象的形式，每个对象都可以包含多个属性和方法，从而使得数据的存储和处理更加灵活和方便。
此外，ODB还具有以下特点：1、支持多种数据类型ODB支持多种数据类型，包括数字、字符、日期等，同时还支持图像、音频、视频等非结构化数据的存储和管理。
2、支持复杂查询ODB支持复杂的查询操作，可以对多个对象进行联合查询、嵌套查询等操作，从而得到更加精确的查询结果。
3、支持事务处理ODB支持事务处理，可以保证数据的完整性和一致性。
4、支持多用户并发访问ODB支持多用户并发访问，可以满足多用户同时访问和修改数据的需求。
在地应力研究中，ODB主要应用于地下结构的建模和力学分析。
将地下结构的各个部分建模成为对象，通过ODB将其存储起来，然后再将其导入到数值模拟软件中进行分析，可以更加准确地模拟地下结构的力学行为，从而得到更加精细的地应力分布图。
二、地应力平衡分析的基本原理地应力平衡分析是指分析地下结构受到各种力的作用后所达到的力学平衡状态。
在地下结构中，存在着各种力的作用，包括地表荷载、地下水压力、岩层重力应力等。
这些力的作用会使地下结构发生变形和破坏，因此需要进行地应力平衡分析，以确定地下结构的稳定性和安全性。
地应力平衡分析的基本原理是力的平衡。
初始地应力平衡方法
初始地应力平衡方法当模型并不是水平地面或地基成层分布时，用Initial conditions, type = stress, geostatic方法难以奏效，这里介绍一种可适用于复杂地形下的初始地应力平衡法。
1 CAE中建立仅有重力作用的模型，在提交Job前，输入Python命令产生没有Part信息的Input文件mdb.models['模型名字'].setValues(noPartsInputFile=ON)2 提交Job，求解完成后，进入CAE后处理部分1) Report——Report Field Output——下拉菜单中选择Centriod——勾选上S11、S22、S33、S12、S13和S23；2) Setup页面选择拟生成报告文件的名字***.CSV，其下方Write栏里仅选择Field Output。
3 用软件UltraEdit打开***.CSV文件进行编辑1) 删除CSV文件中不必要的内容，仅保留以下内容；单元号S11 S22 S33 S12 S13 S231 -29.3229E+03 -54.4569E+03 -29.3229E+03 23.1405E-12 339.116E-15 -53.1765E-122 -29.3229E+03 -54.4569E+03 -29.3229E+03 -14.2653E-12 -2.41752E-12 -39.8307E-12……n -29.3229E+03 -54.4569E+03 -29.3229E+03 -42.7399E-12 -4.38639E-12 -3.0521E-122) 利用UltraEdit的“列模式”，在各列中进行“插入/填充列”操作，添加逗号，并删除文件第一行和末尾的空行，保存文件。
1 , -29.3229E+03 , -54.4569E+03 , -29.3229E+03 , 23.1405E-12 , 339.116E-15 , -53.1765E-122 , -29.3229E+03 , -54.4569E+03 , -29.3229E+03 , -14.2653E-12 , -2.41752E-12 , -39.8307E-12……n , -29.3229E+03 , -54.4569E+03 , -29.3229E+03 , -42.7399E-12 , -4.38639E-12 , -3.0521E-12Tips:1) CSV文件中所保存的内容只有数字；2) 这里选用UltraEdit而不是Excel处理CSV文件是因为：Excel有行数限制，当n>65536时，将不能载入全部文件内容。
地应力平衡
ABAQUS地应力平衡：进行地应力平衡的原因陈述如下:我们建立的几何模型一般都和工程实际情况一致,例如边坡的几何模型与边坡实际尺寸相一致。
但是由于边坡的沉降和徐变作用，可以想像到，现在的边坡应该是由一个体积更大的原始边坡在很久以前由于受到重力作用和边界约束条件,逐渐形成了现今的边坡形态.但是对于那个原始的边坡形态，我们不得而知。
假如能准确知晓，我们就能够建立原始边坡的几何模型，接着对边坡施加重力和边界条件,受力后边坡形态应该和现在的边坡相一致，其内力就是初始应力场(地应力），这样就不用专门施加地应力了。
但现实情况是我们不能知晓原始边坡的形态.现在的边坡几何模型就是其实际形态，受力之后将会变成一个与现状不一致的边坡，这不符合现在的实际情况.如果我们计算出现今边坡的内力，并将其作为边坡的初始应力场，再去和外力平衡，这样我们建立的模型就和现实边坡情况相一致了。
对于涉及开挖、回填的动态岩土工程问题，地应力平衡是正确模拟施工过程的前提条件。
初始应力的加载必须满足地应力平衡,而地应力平衡就是为了使地基仅存在初始应力，而不存在初始应变。
当地基自重是产生地应力场的主要因素时,重力是外力，初始应力场是内力，将提取出的内力施加于模型后再施加重力,此时内力和外力平衡，该状态就是工程建设的初始状态。
在表面水平的情况下，ABAQUS中初始地应力场的平衡一般只和密度有关,土体的密度一样，平衡的效果就好，别的参数对地应力平衡的结果影响很小。
对于表面不平的情况,尽量通过inp文件导入初始应力的方法进行地应力平衡。
ABAQUS中进行地应力平衡的时间点的选择十分重要,地应力平衡是指在工程建设之前，地表的位移应为零, 而土体的应力却存在。
也就是说不管土体原来的样子如何（例如高山, 河流，丘陵，平原等), 进行地应力平衡的正确时间点应当是在我们对它做任何扰动之前。
具体采取的办法如下所述，我们对所建立的边坡几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件，得到变形以后边坡的内力，变形后边坡形状和原始边坡略有不同，其内力可近似作为现状边坡的内力,将其作为初始应力施加于现在的边坡中，接着施加外力(重力）来平衡初始应力，这样就建立了一个与现今边坡形态基本相同的边坡模型，这样之后的分析计算才是符合实际的。
完整的地应力平衡方法
地应力平衡方法：第一步：建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）第二步：施加荷载，LOAD，选择施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向输入数值9.8 第三步：在命令行中输入mdb.models['模型名字'].setValues(noPartsInputFile=ON) (请严格按照这个格式，注意大小写的字母)第四步：提交J0B，完成后第五步：按以下步骤,Roport---Report Field Output---选中S11,S22,S33,S12,S13,S23---Name:XX.INP---Write中选择Field Output-------------ok!!!第六步：用软件(推荐使用UltraEdit很好编辑的)打开XX.INP，保存格式内容单元号 S11 S22 S33 S12 S13 S23 （请注意，在保存内容中没有这一行的）1 , . , . , . , . , . , .2 , . , . , . , . , . , .. , . , . , . , . , . , .. , . , . , . , . , . , .这个结果文件是最重要的，在所保存的文件中只有数值部分，没有英文字母，没有上面那个“单元号”这一行，而且单元号前面也没有什么PART名字什么的，就是1，2........这些数字。
第七步：在ABAQUS----Model---Edit keywords---Model-1(这就是你的Model名字)---在材料属性后面加上：*initial conditions,type=stress,input=xx.inp 完成第八步：重新提交JOB，OK第九步：如果你还没有成功的话，那我只能说----------------我无语了。
：）ABAQUS的这项功能确实很不错。
：）这个功能让基坑开挖、隧道开挖等的初始应力，开挖后的残余应力很好的显示；也可以很好的模拟铁路设计中的工后沉降的概念，在地应力平衡后，加上荷载所得沉降即为工后沉降；也很好的模拟了桩土复合地基的问题，如果没有初始应力的模拟，使土对桩产生了挤压应力，从而通过设定摩擦系数就可以模拟了桩与土之间的摩擦力；除此之外，在进行挡土墙计算时也需要ABAQUS的这项功能，反正很多都用得着。
[测试成功]地应力平衡的一个简单例子(1)
![[测试成功]地应力平衡的一个简单例子(1)](https://img.taocdn.com/s3/m/d7fdd43e83c4bb4cf7ecd165.png)
地应力平衡方法熊志勇陈功奇第一部分地应力平衡方法简介地应力平衡有三种方法：（1）*initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或inp)该方法中的文件FILENAME.INP获取方法为:首先将已知边界条件施加到模型上进行正演计算,然后一般是将计算得到的每个单元的应力外插到形心点处并导出6个应力分量(也可以导出积分点处的应力分量,视要求平衡的精确程度而定)。
其所采用的几何模型可以考虑地表起伏不平的情况以及岩土材料极其不均匀的情况,适用范围广。
但由于外插的应力有一定误差,因此采用弹塑性本构模型时,可能会导致某些点的高斯点应力位于屈服面以外,当大面积的高斯点上的应力超出屈服面之后,应力转移要通过大量的迭代才能完成,而且有可能出现解不收敛的情况。
在仅考虑自重情况下只能考虑受泊松比的影响带来的侧压力系数效应,因此平衡后的效果不一定很理想,但无疑其适用性很强。
（2）*initial conditions,type=stress,geostatic该方法需给出不同材料区域的最高点和最低点的自重应力及其相应坐标。
所采用的几何模型一般较规则,表面大致水平,地应力平衡的好坏一般只受岩体密度的影响,无论采用弹性或弹塑性本构模型都能很好的达到平衡,可以不必局限于仅受泊松比的影响,能够通过考虑水平两个方向的侧压力系数值来施加初始应力场。
计算速度快,收敛性好。
缺点就是不能够很好平衡具有起伏表面的几何模型,需知道平整后模型的上覆岩体自重。
（3）*initial conditions,type=stress,geostatic,user该方法采用用户子程序SIGINI来定义初始应力场,可以定义其为应力分量为坐标、单元号、积分点号等变量的函数,要达到精确平衡需已知具体边界条件,在实际中应用较少。
第二部分 地应力平衡方法实例详解地应力平衡是岩土工程数值模拟分析的重要的内容，为了让师弟师妹们快点上手，我利用第一种方法做一个较简单的模型，希望对大家有用。
abaqus动力边界地应力平衡
abaqus动力边界地应力平衡1. 介绍在工程结构分析中，地应力是一个重要的影响因素，特别是对于地下工程和岩土工程来说。
abaqus是一款常用的有限元分析软件，可以用于分析各种工程结构的热、力学和动力学问题。
在abaqus中，通过设置动力边界条件来模拟地应力的作用，保证结构在地应力的作用下可以达到平衡状态。
2. 地应力的作用地应力是指在地下岩土中由地球自身重力和地球内部物质的重力所产生的应力。
它对地下工程结构的稳定性、变形和破坏具有重要的影响。
在地下工程中，结构体受到地应力的约束，必须在地应力的作用下达到平衡状态，因此需要进行地应力平衡的分析。
3. abaqus中动力边界条件的设置在abaqus中，可以通过设置动力边界条件来模拟地应力的作用。
首先需要建立模型，并对模型进行网格划分。
然后可以通过创建荷载来模拟地应力的作用，通常使用压力荷载来表示地应力的作用。
在abaqus中，可以选择不同的压力类型，比如静态压力、动态压力或者地震荷载等，根据实际情况选择合适的压力类型。
在设置动力边界条件时，需要考虑地应力的方向和大小，以及结构的几何形状和材料特性等因素。
4. 地应力平衡的分析方法在abaqus中，可以通过施加地应力荷载和设置动力边界条件来进行地应力平衡的分析。
首先需要对结构进行静力分析，确定结构的初始受力状态。
然后根据地应力的方向和大小，在结构表面施加相应的地应力荷载。
接着设置动力边界条件，对结构进行动力分析，通过迭代计算使结构达到地应力平衡状态。
最终得到结构在地应力作用下的平衡位移和应力分布情况。
5. 地应力平衡分析的应用地应力平衡分析在地下工程和岩土工程中具有广泛的应用。
比如在隧道、地铁、水坝、地下管道等工程中，地应力的影响必须得到合理的分析和处理。
通过使用abaqus软件进行地应力平衡分析，可以更准确地预测结构的受力状态，提高工程设计的安全性和可靠性。
6. 结论abaqus是一款强大的有限元分析软件，可以用于地应力平衡分析。
abaqus地应力平衡
初始地应力平衡应该满足：（1）竖向位移为零或者很小，一般至少10的负6次方，甚至更小（2）竖向应力s22要等于土体深度*密度*g关于地应力的平衡方法,综合了版上的一些意见,结合了自己的想法,对于初始地应力的施加,得到了e-6的效果,方法比较简单,与大家分享!1.先施加重力荷载的作用,可以在cae中实现;2.在inp文件中的output request中写上*el prints,这样就会将施加重力荷载后的应力输出到*.dat文件中了;3.在*.dat文件中,将单元应力的序号及单元的应力拷出,例如ELEMENT T FOOT- S11 S22 S33 S12 NOTE1 1 +05 -1434. +042 1 +05 -6287. +04 1223.3 1 +05 +04 1664.4 1 +05 -7240. +04 1992.5 1 +05 +04 2600.6 1 +04 -8272. +04 3031.7 1 +04 1915. +04 4083.8 1 +04 -9746. +04 4339.9 1 +04 5401. +04 8519.10 1 +04 +04 -8876. +0411 1 +05 +0412 1 +05 -9868. +0413 1 +05 -4224. +0414 1 +05 -3458. +04单独存为一个*.dat文件,4.用excel打开该文件,将其中的1所在的列去掉,在每个单元号前面加上其instance. ,即单元编号变为: instance名称.序号 ;注意不同的instance和part要都按照其所在的单元从小到大编号,而不是按照他们在整体单元编号来编号!5.接下来就在excel把该文件另存为*.csv格式的文件(即带有逗号分隔符的格式),6.最后在inp文件的step之前写上*initial conditions,type=stress,input=文件名.csv即可!这种方法不需要用python,比较简单,希望能对大家有用!先说为什么要施加地应力：1、我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。
地应力平衡的一个简单例子
abaqus地应力平衡先说为什么要施加地应力：1、我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。
如果我们知道现状边坡的内力，将其提取出来作为几何模型的内力，再和外力（重力）平衡，则我们建立的模型才能算和实际模型一致。
真实地知道现状边坡的内力是很难的，我们采取的办法是，用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计算，得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力，并重新将其施加于与现状边坡一致的几何模型，再施加重力（当然边界条件也应基本一致）以平衡，这样才算建立了与现状模型基本一致的模型，其下的计算才成为可能。
这就是所谓“地应力平衡”的含义、目的、作用。
2. 地应力平衡中的外力和内力的问题，地应力平衡中，显然，重力是外力，应力场是内力，仅有外力重力，没有内力是不可能的，同样，仅有内力（专指初始应力场）而不受重力也是不可能的，否则，整个体系的力不会平衡。
这就是为什么我们将提取出的内力施加于几何模型后必须再施加重力的原因。
为的是内力和外力平衡。
3. 地应力场的方向问题，有网友在论坛里问，既然重力是向下，为与重力平衡，那应力场的方向是不是向上呢，这同样是我开始接触abaqus 的疑问，相信很初学者也有这样的疑问，我的理解是内力是没有向上、向下或者向其它方向的概念的，内力只有拉力或压力或剪力之分，其方向也按是拉是压是顺时针或逆时针而分，内力往往都是成对出现，如地应力场中的应力以压应力为主，取一个微元，则压应力同时出现在向下和向上，你能说地应力就是向上，与重力反向吗？aba中初始地应力场平衡一般在表面水平的情况下仅仅和密度相关，密度一样的话平衡的结果很好，别的参数改变之后经过计算，差别很小。
地应力平衡方法介绍
6.19 Enhancements to the geostatic procedureProducts: Abaqus/Standard Abaqus/CAEBenefits: The geostatic procedure for obtaining the initial equilibrium state has been enhanced so that you no longer have to specify initial stresses that are close to the equilibrium state to obtain a solution corresponding to the original configuration.Description: The geostatic procedure is normally used as the first step of a geotechnical analysis; in such cases gravity loads (and possibly other types of loads) are applied during this step. Ideally, the loads and initial stresses should exactly equilibrate and produce zero deformations. However, in previous releases of Abaqus the geostatic procedure did not enforce this condition. In complex problems it may be difficult to specify initial stresses and loads that equilibrate exactly. Consequently, the displacements corresponding to the equilibrium solution might be large unless a special procedure is used to enforce small displacements.The enhanced geostatic procedure allows you to obtain equilibrium in cases when the initial stress state is unknown or is known only approximately. Abaqus automatically computes the equilibrium corresponding to the initial loads and the initial configuration, allowing only small displacements within user-specified tolerances. The procedure is available with continuum and cohesive elements with pore pressure degrees of freedom and the corresponding stress/displacement elements. The elastic, porous elastic, Cam-clay plasticity, and Mohr-Culomb plasticity material models are supported. Although the list of supported materials includes materials that exhibit inelastic behavior, the procedure is intended to be used in analyses in which the material response is primarily elastic; that is, inelastic deformations are small.The new enhancements are available from the Incrementation tabbed page when you create or edit a geostatic step in Abaqus/CAE. You must select automatic incrementation to access the new controls. The default settings for increment size and maximum displacement change are shown in Figure 6–6.Figure 6–6 The Incrementation options for a geostatic step.Abaqus/CAE Usage:Step module:Create Step: General: Geostatic; IncrementationReferences:Abaqus Analysis User's Manual∙“Geostatic stress state,” Section 6.8.2Abaqus/CAE User's Manual∙“Configuring a geostatic stress field procedure” in “Configuring general analysis procedures,” Section 14.11.1Abaqus Keywords Reference Manual∙*GEOSTATICAbaqus Verification Manual∙“*GEOSTATIC, UTOL,” Section 5.1.9ABAQUS 地应力平衡2011-03-30 14:42:12关于地应力的平衡方法,综合了版上的一些意见,结合了自己的想法,对于初始地应力的施加,得到了e-6的效果,方法比较简单,与大家分享!1.先施加重力荷载的作用,可以在cae中实现;2.在inp文件中的output request中写上*el prints,这样就会将施加重力荷载后的应力输出到*.dat文件中了;3.在*.dat文件中,将单元应力的序号及单元的应力拷出,例如ELEMENT T FOOT- S11 S22 S33 S12 NOTE1 1 -1.2598E+05 -1434. -3.1852E+04 892.72 1 -1.2249E+05 -6287. -3.2194E+04 1223.3 1 -1.1795E+05 -497.7 -2.9611E+04 1664.4 1 -1.1210E+05 -7240. -2.9834E+04 1992.5 1 -1.0485E+05 579.0 -2.6068E+04 2600.6 1 -9.5803E+04 -8272. -2.6019E+04 3031.7 1 -8.4709E+04 1915.-2.0698E+04 4083.8 1 -7.0634E+04 -9746. -2.0095E+04 4339.9 1 -5.1088E+04 5401.-1.1422E+04 8519.10 1 -2.4353E+04 -1.1150E+04 -8876. 1.2126E+0411 1 -1.2847E+05 268.1 -3.2050E+04 738.112 1 -1.2786E+05 -9868. -3.4433E+04 629.113 1 -1.2938E+05 -4224. -3.3402E+04 502.514 1 -1.3039E+05 -3458. -3.3461E+04 165.9 单独存为一个*.dat文件,4.用excel打开该文件,将其中的1所在的列去掉,在每个单元号前面加上其instance. ,即单元编号变为: instance名称.序号 ;注意不同的instance和part要都按照其所在的单元从小到大编号,而不是按照他们在整体单元编号来编号!5.接下来就在excel把该文件另存为*.csv格式的文件(即带有逗号分隔符的格式),6.最后在inp文件的step之前写上*initial conditions,type=stress,input=文件名.csv即可!这种方法不需要用python,比较简单,希望能对大家有用!先说为什么要施加地应力：1、我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。
第六篇：地应力平衡方法以及注意事项
第六篇：地应力平衡方法以及注意事项注意：只有采用弹塑性本构模型时需要地应力平衡，弹性本构不需要地应力平衡！第一部分地应力平衡方法简介地应力平衡主要有五种方法：（1）自动平衡：第一步创建分析步geostatic ，这种方法注意只能在第一步只能有土和重力的情况下能使用，有其他部件或者接触时计算不能收敛，效果是最好的，方便简单！（2）*initial conditions,type=stress,geostatic该方法需给出不同材料区域的最高点和最低点的自重应力及其相应坐标。
所采用的几何模型一般较规则,表面大致水平,地应力平衡的好坏一般只受岩体密度的影响,无论采用弹性或弹塑性本构模型都能很好的达到平衡,可以不必局限于仅受泊松比的影响,能够通过考虑水平两个方向的侧压力系数值来施加初始应力场。
计算速度快,收敛性好。
缺点就是不能够很好平衡具有起伏表面的几何模型,需知道平整后模型的上覆岩体自重。
高版本在CAE里也能操作用计算器算出每个分界面上的应力和坐标对应填入，也比较方便不需要修改关键字（3）*initial conditions,type=stress,geostatic,user导入ODB里的方法，也比较简单，高版本可在截面上操作，不需要修改关键字你放入ODB后，填入第一步不需要填名称就是1 ，增量步就是你第一步计算的最后一个增量步（4）*initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或inp)该方法中的文件FILENAME.INP获取方法为:首先将已知边界条件施加到模型上进行正演计算,然后一般是将计算得到的每个单元的应力外插到形心点处并导出6个应力分量(也可以导出积分点处的应力分量,视要求平衡的精确程度而定)。
其所采用的几何模型可以考虑地表起伏不平的情况以及岩土材料极其不均匀的情况,适用范围广。
但由于外插的应力有一定误差,因此采用弹塑性本构模型时,可能会导致某些点的高斯点应力位于屈服面以外,当大面积的高斯点上的应力超出屈服面之后,应力转移要通过大量的迭代才能完成,而且有可能出现解不收敛的情况。
地应力平衡odb导入法详解
地应力平衡odb导入法详解地应力平衡是地下工程设计和施工中非常重要的一个问题。
在地下工程中，地应力状态的合理分析和掌握，对于工程的安全和经济性都有着至关重要的作用。
因此，地应力平衡的研究一直是地下工程领域的热点问题之一。
近年来，随着计算机技术和有限元方法的不断发展，地应力平衡的研究也逐渐向着计算机模拟的方向发展。
其中，odb导入法是一种较为常见的方法，该方法可以通过有限元分析软件将地下模型的应力状态导入到odb文件中，从而实现对地应力平衡状态的分析和掌握。
一、odb导入法的基本原理1.1 有限元分析模型的建立odb导入法的基本原理是通过有限元分析软件建立地下模型，并将模型的应力状态导入到odb文件中。
在建立地下模型时，需要考虑地下工程的实际情况，如地质条件、地下水位、地下建筑物等，以及所采用的材料和结构形式等因素。
在建立地下模型时，需要进行网格划分和材料参数的设定。
网格划分需要考虑到地下结构的几何形态和力学性质，以及计算精度和计算效率等因素。
材料参数的设定需要根据实际情况进行，如土体的强度参数、压缩模量、剪切模量等。
1.2 应力状态的计算有限元分析软件可以通过数值计算的方法，求解地下模型在不同荷载作用下的应力状态。
在计算应力状态时，需要考虑到地下结构的初始状态和荷载作用方式等因素。
在计算应力状态时，需要采用合适的材料本构关系和边界条件，以确保计算结果的准确性和可靠性。
此外，还需要对计算结果进行后处理，如应力云图、变形云图等，以便于分析和掌握地应力平衡状态。
1.3 odb文件的导出和处理有限元分析软件可以将地下模型的应力状态导出到odb文件中，以供后续分析和处理。
在导出odb文件时，需要考虑到文件的格式和数据的完整性等因素。
导出odb文件后，需要进行后续处理和分析。
其中，最常见的处理方法是使用ABAQUS软件进行后处理和分析。
ABAQUS软件可以对odb 文件进行读取和处理，并生成相应的应力云图、变形云图等结果。
地应力平衡
ABAQUS：进行地应力平衡的原因xx如下：我们建立的几何模型一般都和工程实际情况一致，例如边坡的几何模型与边坡实际尺寸相一致。
但是由于边坡的沉降和徐变作用，可以想像到，现在的边坡应该是由一个体积更大的原始边坡在很久以前由于受到重力作用和边界约束条件，逐渐形成了现今的边坡形态。
但是对于那个原始的边坡形态，我们不得而知。
假如能准确知晓，我们就能够建立原始边坡的几何模型，接着对边坡施加重力和边界条件，受力后边坡形态应该和现在的边坡相一致，其内力就是初始应力场（地应力），这样就不用专门施加地应力了。
但现实情况是我们不能知晓原始边坡的形态。
现在的边坡几何模型就是其实际形态，受力之后将会变成一个与现状不一致的边坡，这不符合现在的实际情况。
如果我们计算出现今边坡的内力，并将其作为边坡的初始应力场，再去和外力平衡，这样我们建立的模型就和现实边坡情况相一致了。
对于涉及开挖、回填的动态岩土工程问题，地应力平衡是正确模拟施工过程的前提条件。
初始应力的加载必须满足地应力平衡，而地应力平衡就是为了使地基仅存在初始应力，而不存在初始应变。
当地基自重是产生地应力场的主要因素时，重力是外力，初始应力场是内力，将提取出的内力施加于模型后再施加重力，此时内力和外力平衡，该状态就是工程建设的初始状态。
在表面水平的情况下，ABAQUS中初始地应力场的平衡一般只和密度有关，土体的密度一样，平衡的效果就好，别的参数对地应力平衡的结果影响很小。
对于表面不平的情况，尽量通过inp文件导入初始应力的方法进行地应力平衡。
ABAQUS中进行地应力平衡的时间点的选择十分重要，地应力平衡是指在工程建设之前,地表的位移应为零,而土体的应力却存在。
也就是说不管土体原来的样子如何（例如高山,河流,丘陵,平原等）,进行地应力平衡的正确时间点应当是在我们对它做任何扰动之前.具体采取的办法如下所述，我们对所建立的边坡几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件，得到变形以后边坡的内力，变形后边坡形状和原始边坡略有不同，其内力可近似作为现状边坡的内力，将其作为初始应力施加于现在的边坡中，接着施加外力（重力）来平衡初始应力，这样就建立了一个与现今边坡形态基本相同的边坡模型，这样之后的分析计算才是符合实际的。
地应力平衡【范本模板】
ABAQUS地应力平衡：进行地应力平衡的原因陈述如下:我们建立的几何模型一般都和工程实际情况一致，例如边坡的几何模型与边坡实际尺寸相一致。
但是由于边坡的沉降和徐变作用，可以想像到，现在的边坡应该是由一个体积更大的原始边坡在很久以前由于受到重力作用和边界约束条件，逐渐形成了现今的边坡形态.但是对于那个原始的边坡形态，我们不得而知.假如能准确知晓,我们就能够建立原始边坡的几何模型，接着对边坡施加重力和边界条件，受力后边坡形态应该和现在的边坡相一致，其内力就是初始应力场（地应力)，这样就不用专门施加地应力了。
但现实情况是我们不能知晓原始边坡的形态.现在的边坡几何模型就是其实际形态，受力之后将会变成一个与现状不一致的边坡，这不符合现在的实际情况。
如果我们计算出现今边坡的内力，并将其作为边坡的初始应力场，再去和外力平衡，这样我们建立的模型就和现实边坡情况相一致了。
对于涉及开挖、回填的动态岩土工程问题,地应力平衡是正确模拟施工过程的前提条件。
初始应力的加载必须满足地应力平衡,而地应力平衡就是为了使地基仅存在初始应力，而不存在初始应变。
当地基自重是产生地应力场的主要因素时，重力是外力，初始应力场是内力，将提取出的内力施加于模型后再施加重力，此时内力和外力平衡，该状态就是工程建设的初始状态.在表面水平的情况下，ABAQUS中初始地应力场的平衡一般只和密度有关，土体的密度一样,平衡的效果就好,别的参数对地应力平衡的结果影响很小.对于表面不平的情况,尽量通过inp文件导入初始应力的方法进行地应力平衡。
ABAQUS中进行地应力平衡的时间点的选择十分重要，地应力平衡是指在工程建设之前，地表的位移应为零, 而土体的应力却存在。
也就是说不管土体原来的样子如何（例如高山, 河流，丘陵, 平原等），进行地应力平衡的正确时间点应当是在我们对它做任何扰动之前.具体采取的办法如下所述,我们对所建立的边坡几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件，得到变形以后边坡的内力，变形后边坡形状和原始边坡略有不同,其内力可近似作为现状边坡的内力,将其作为初始应力施加于现在的边坡中，接着施加外力(重力）来平衡初始应力，这样就建立了一个与现今边坡形态基本相同的边坡模型,这样之后的分析计算才是符合实际的。
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方法1
1）建立模型，材料，分析步（GEOSTATIC）。
2）施加荷载，LOAD，选择施加重力GRAVITY，在你想施加重力的方向输入数值9.8。
3）在JOB中提交分析。
4）按以下步骤,Report---Report Field Output---选中S11,S22,S33,S12,S13,S23---Name:cc.inp。
Write中只选择Field Output。
5）修改cc.inp，用excel，打开（分隔符，Tap键、空格键、逗号）
6）删除都是1的那列。
在1,2,3,4等的前面加上（part instance）的name和小数点。
7）另存为，文件类型设置为CSV。
8）用文字编辑软件删除小数点后面的逗号。
9）最后变为
soil-1.1,S11,S22,S33,S12,S13,S23
10)另存为cc.dat
11)在Edit keywords中材料属性后面加上
*initial conditions,type=stress,input=cc.dat
12）重新提交JOB，OK
方法2
1）地表水平、土体材料在水平方向相同，可应用这种简单方法。
2）在Edit keywords中材料属性后面加上。
*initial conditions,type=stress,geostatic
set-1,0.0,5,-392e3,-5,0.9
3）单元集名称、应力竖向分力第一个值、对应垂直坐标、应力竖向分力第二个值、对应垂直坐标、侧压力系数。
4）水平地应力通过竖向应力乘以侧压力系数得到。
补充
6.10及6.11可以实现自动地应力平衡
自动地应力平衡是新版本最为关注的新功能之一，因为它省去了计算自重应力以及生成相应初应力文件和导入的麻烦。
在地应力步中选择自动增量步就能使用自动地应力平衡功能，还能指定允许的位移变化容限。
不过自动地应力平衡功能仅支持有限的几种材料，D-P并不包含在内，而且对单元也有一定的要求。
虽然可以使用不支持的材料和单元，但可能自动地应力平衡不容易收敛或位移差值超过容限。
虽然可以用塑性模型，但帮助文件中说应该用在主要为弹性的情况下。
我认为材料限制应该不算太大问题，D-P仍可以使用，即使不收敛只要做一些调整比如减小容限等应该一样可以得到收敛的平衡状态。