在ansys中导入自定义本构模型---邓肯-张模型

邓肯-张模型的关键点是材料的弹性模量随大小主应力差及小主应力(围压)的变化而变化，用APDL实现之的基本思路是：给每个单元定义一个材料号，分级施加荷载，在每个荷载步结束时提取出各单元的大小主应力，据此计算出下个荷载步的弹性模量Et,修改各单元之MP，用于下一步计算。

以下是一个简单算例，copy出去可直接运行。

!!!常规三轴试验模拟

!!!by taomingxing,NWPU

!!!2003.7.16

FINISH

/CLEAR

/TITLE,Numerical Simulation of three axes testing of soils

/PREP7

*dim,SUy,array,50 !Settlement records

*dim,MaxPs,array,120 !Max history p1-p3

*dim,MaxDs,array,120 !Max history Ds

!*dim,EEt,array,50 !Et of elememt

!!!Duncan-Chang Model

!!!Symbols：c-粘滞力，Fai-内摩擦角，Sf-破坏强度(p1-p3)f，Ds-应力水平，Pa-大气压,P3-围压

*CREATE,Duncan-Chang !Creat Macro file

*afun,deg !Unit of angle

*set,Pa,1e5

*set,P1,-ArrS3(i) !注意：岩土工程中应力为拉负压正

*set,P3,-ArrS1(i)

*if,P3,LT,0.1*Pa,then

P3=0.1*Pa !围压最小取值

*endif

Sf=2*(c*cos(Fai)+P3*sin(Fai))/(1-sin(Fai)) !Mohr-Coulomb破坏强度(p1-p3)f Ds=(P1-P3)/Sf !应力水平，

*if,Ds,GT,0.95,then

Ds=0.95 !应力水平最大取值

*endif

!判断加卸荷，如果(P1-P3)小于历史最大值视为卸荷－再加荷过程

*if,MaxPs(i),LT,P1-P3,then

Ei=k*Pa*(P3/Pa)**n

Et=Ei*(1-Rf*Ds)**2 !加荷情况的切线模量

MaxPs(i)=P1-P3 !保存历史最大应力

*elseif,MaxPs(i),GE,P1-P3

Et=Kur*Pa*(P3/Pa)**n !卸荷模量

*endif

mp,ex,i,Et !修改单元i的Et

mp,nuxy,i,Mu

*END

!!!单元类型

et,1,42 !平面四节点单元

KEYOPT,1,3,2 !平面应变

!!!以下定义材料初始模量

mp,ex,1,3.728e7 !砂土的弹性模量mp,nuxy,1,0.33

mp,dens,1,1800

!!!建立几何模型

blc4,0,0,0.08,0.15 !8cm X 15cm /PNUM,AREA,1

/REPLOT

!!!网格划分

aesize,all,0.01

mat,1

amesh,all

!!!边界条件

nsel,s,loc,y,0

d,all,Uy !底边界竖向约束

nsel,s,loc,x,0

d,all,Ux !左侧边界水平向约束nsel,all

/replot

fini

/SOLU

time,0.01 !施加围压

sfl,all,pres,2e5 !200kPa

solve

!!!分级施加荷载，实现非线性计算

!!!荷载增量10kPa,共50级

*DO,ti,1,50

!!!取出计算结果，修改弹性模量

/POST1

*get,SUy(ti),node,29,u,y !Settlement record of time ti

ETABLE,EtabS1,S,1 !取各单元第一主应力

ETABLE,EtabS3,S,3 !取各单元第三主应力

*dim,ArrS1,array,120

*dim,ArrS3,array,120

*do,Num,1,120 !Num为单元编号

*get,ArrS1(Num),elem,Num,etab,EtabS1 !将单元结果存入数组

*get,ArrS3(Num),elem,Num,etab,EtabS3

*enddo

/PREP7

!^^修改砂土单元的Et,单元号1-120

c=0 $Fai=35 $Rf=0.7 $k=400 $n=0.6 $Mu=0.33 $Kur=326.7

*do,i,1,120 !各单元循环计算

*use,Duncan-Chang,c,Fai,Rf,k,n,Mu,Kur !调用Duncan-Chang宏文件

*enddo

!EEt(ti)=ET !保存第120单元之ET

/SOLU

time,ti

sfl,3,pres,2e5+1e4*ti !施加荷载，增量1e4 solve !对ti级荷载情况求解

*ENDDO