土体非线性有限元程序说明

土体非线性有限元程序说明
一、程序功能和特点:
1.本程序为平面变形问题非线性有限元程序,可用于计算土坝、地基、•挡土墙或地下结构的应力和变形。

2.土的非线性应力--应变关系采用邓肯双曲线模式
另一个弹性常数可有两种选择:
(a)切线泊松比:
(b)切线体积模量:
3.解题方法为中点增量法,•考虑到每级加荷的两次计算所得的弹性常数对某些单元可能相差较大,而实际可能处于这两者之间,因此取两者的某种加权平均值作为修正的计算弹性常数,其中初始弹性常数取权为1/4,中点弹性常数取权为3/4,•以反映平均结果接近中点弹性常数。

4.网格为任意四边形等参数单元。

5.程序中包含了一维的Goodman接触单元。

6.蓄水引起的湿化,由干、湿两种状态下不同的非线性参数进行计算。

7.可模拟施工过程逐级加荷。

8.坐标方向:y坐标以向上为正,x坐标以向下游为正。

二、输入数据
1.九个控制数据
NNN----结点总数;
NEE----非接触单元总数(不包括接触单元数);
NJJ----接触单元总数(若无接触单元,填0);
NX-----X向位移为0的结点数;
NY-----Y向位移为0的结点数;
NPP----加荷级数;
NMT----材料类型数,接触单元材料类型也计入其中;
III----参数(0--弹性常数用E,μ; 1--弹性常数为E,B);
IA-----参数(0--不打印输入输出数据中的长数组; 1--打印输入输出数据中的长数组);
2.IX-----X向位移为0的结点号,共NX个数;
3.IY-----Y向位移为0的结点号,共NY个数;
4.x,y----各结点的x,y坐标,每个结点两个数,5个结点的10个数为一行(也可按需要进行修改);结点编号顺序根据网格情况而定,可以横向为序编号,也可以竖向编号,以带宽小为准则;
5.ME和MT
ME为各单元的四个结点号,逆时针为序,若为过渡单元,只有三个结点,则第四个点重复第三点号;MT为单元材料类型号,材料各类型排列顺序须按数组CT中的次序。

每个单元的ME,MT排在一起,两个单元的10个数为一行,也可按需要进行修改。

(单元按施工顺序从下往上编号)
6.MJ和MS
接触单元信息,MT为四个结点号,逆时针为序,须使ij线顺接触面,且使y j>=y i,• MS为接触单元材料类型号,输入方式同ME和MT。

7.CT
各种材料的参数。

各材料排列次序不限,但若考虑湿化,则未浸水在前,浸水后作崐另一种材料紧列于后。

K ur ----卸荷时体变刚度系数;
K n-----接触方向法向劲度;
δ----两种材料接触面的外摩擦角;
容重以正值输入,程序中计算体力时自动取向下为负。

8.对每级荷载按先后顺序输入:
(1)几何控制参数(尚未施工(第0级荷载)输入0,0,0,0,0,0,0)
NE----某级荷载下单元总数(不包括接触单元);
NJ----某级荷载下接触单元总数;
NDR---某级荷载下由水下变化到水上的单元数(水位下降),由浸润线决定;
NSE---某级荷载下由水上变化到水下的单元数(水位上升),由浸润线决定;
NC----新填土层面转折点个数,若无新填土,则NC=0;
NKW---某级荷载下作用有已知荷载增量(相对于上一级加荷情况的增量部分)的结点数;
NSEI--某级荷载下有无水平地震惯性力(有--1,无--0)
(2)若NDR>0,输入数组LD,该级荷载下由水位以下变化到水位以上的单元的号码;
(3)若NSE>0,输入数组LS,该级荷载下由水位以上变化到水位以下的单元的号码;
(4)若NC>0,输入数组IC,该级荷载下新填土层面转折点的结点号;
(5)若NKW>0,输入作用有已知荷载的结点号IQ(I),该点已知的X向荷载增量QXY(I,•1),该点已知的Y向荷载增量QXY(I,•2),每个结点三个数，荷载单位为吨。

三、输出结果
1.输入的数据
2.各级荷载下的位移,以cm为单位:
IP----荷载级数;
I-----结点号;
Ux----x向累计位移;
Uy----y向累计位移;
3.各单元的应力应变结果:
E------单元号;
Eμ----弹性模量;
Mμ----泊松比;
Ex-----应变分量εx;
Ey-----应变分量εy;
Exy----应变分量εxy;
Ax-----应力分量σx(t/m 2);
Ay-----应力分量σy(t/ m 2);
Axy-----应力分量τxy(t/ m 2);
S-------应力水平τ/(c+σn tgφ);
A1------大主应力σ1;
A2------小主应力σ3;
AF------主应力方向角α,小于90度,正值表示y•向顺时针转动α角与大主应力σ1方向一致。

4.接触单元成果:
IE------单元号;
Ks------切向劲度Ks;
Kn------法向劲度Kn;
Ts------剪应力τ(t/ m 2);
SN------正应力σn(t/ m 2);
ES------切向相对位移ω(m);
EN------法向相对位移ω(m);
SJ------应力水平。