地应力平衡的一个简单例子(试题学习)

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。

一、 模型描述： 3/2080m kg =ρ

7101⨯=E 35.0=ν

二、地应力平衡过程

1. 启动ABAQUS,单击Create Model

Datebase

2. 创建部件（Part ）

在Part 模块，单击创建部件按钮，弹

出如右图的对话框，

按图输入部件名：Part-soil ；

采用二维模型选择2D Planar ；

Type 选择可变型（Deformable ）；

基本特征选择壳体（Shell ）；

Approximate size 输入70，这个数值

的大小，应根据模型的最大尺寸来确

定：稍大于最大尺寸的2倍。比如本

模型最大尺寸是30那么我输入了70，

但也不是绝对，你当然也可以输入65，

或75等等。

最后单击Continue,继续下一步。

按照模型尺寸（如图），建立模型部件，

双击鼠标中键，完成部件的建立。

(0,0)

(30,0)(30,20)(0,20)

12m 12m 60kpa 30m 20m

地基