windsun.typ 发表于 2008-1-6 17:35:26

【原创】关于弹塑性DP模型参数设置的一点体会

ANSYS中能用于岩土材料的模型只有DP模型。DP模型是理想弹塑性模型，理想弹塑性即应力（复杂应力情况下应该是等效应力吧）达到屈服极限以后，应力不再增大，但是应变会一直增长。
       ANSYS中设定DP模型需要输入3个参数，粘聚力c，内摩擦角fai，膨胀角faif，其中的膨胀角faif 是用来控制体积膨胀的大小的。在岩土工程中，一般密实的砂土和超强固结土在发生剪切的时候会出现体积膨胀，因为颗粒重新排列了；而一般的砂土或者正常固结的土体，只会发生剪缩。所以在使用DP模型的时候，对于一般的土，膨胀角faif 设置为0度是比较符合实际的。
       对于另外的两个参数粘聚力c，内摩擦角fai，DP模型中指定了如下的关系                                                                        
      （为简化，内摩擦角fai记为x，即sin（fai）=sinx）

屈服方程：西格玛（应力符号）=6ccosx/ ,其中的3^0.5表示3的平方根运算，*号为乘号

假定cosx不等于零，将屈服方程的分子分母同时除以cosx，得到下面的式子
                西格玛（应力符号）=12^0.5c/(3/cosx- tanx)
假定西格玛达到最大值，对其进行求导运算，由于西格玛数值曲线的斜率为零，可以得知，在x取为19.47度的时候，可以有最大的屈服极限（屈服应力）。
根据屈服方程再进一步计算有下面的关系（假定c=20kpa，内摩擦角fai（x）不断变化，膨胀角faif）
角度            屈服应力
0                  23.094
10               24.14
19.47            24.495最大值
20               24.494
30               24
40               22.515
50               19.935            
60               16.233
70               11.501
80                  5.970
90                  0
      由上面的数值可以看出，在粘聚力一定的情况下，在0度~30度的范围以内，屈服应力其实变化不大。在这种情况下，粘聚力的影响相对来说要大很多。
      所以对于采用DP模型来进行弹塑性计算的朋友来说，当内摩擦角在这一定的范围以内时，如果屈服极限很小，要调整参数来增大屈服极限（或者是延迟塑性出现），调整内摩擦角作用不大，即使从10度调整到30度，其变化很小，所以基本没什么作用。但是如果调整粘聚力c值的话，效果就很可观了。
      由于本人进行弹塑性计算的时候，经常发现塑性出现过早，塑性区过大，或者是屈服极限比较低（都容易出现变形过大，计算不收敛的问题），所以发此贴。但这只是计算的一点技巧而已，真正的计算中还是要采用实际的参数，符合实际才行。
      补充一点，材料的弹性模量E在DP模型中的作用不大。由屈服方程我们可以看出来，屈服极限/应力的大小只与粘聚力和内摩擦角的大小有关，由于是理想弹塑性材料，屈服以后的应力应变曲线是一条直线，应变可以不断增加而应力不变。所以弹性模量E只对DP模型的弹性阶段起作用，即在弹性阶段，E越大，弹性曲线的斜率越大，结构或者构件变形越小，仅此而已，到达屈服极限以后，E基本不起作用。
      再总结一下，由于在一般比较常见的土体中，不考虑膨胀角faif ，内摩擦角符合上述的变化值不大的范围（即所起作用不大），所以采用DP模型进行计算的时候，粘聚力c是最重要的一个输入参数了，直接影响模型。可以说，DP模型接近于一个参数所决定的模型。（备注：本人仅仅是从模型的屈服公式中得到上述的结论，究竟模型的实际情况如何，虽说做了一点计算，但是不敢莽下结论；至于真实的岩土材料特性能否用DP模型来表达，就更不好说了）
      谨以此帖，抛砖引玉，希望高手多多表达意见！

[ 本帖最后由 windsun.typ 于 2008-1-6 22:05 编辑 ]

windsun.typ 发表于 2008-1-7 09:58:35

自己顶起来，不要沉了！
各位朋友，看帖要回帖啊！哈哈

spritewei 发表于 2008-1-9 10:52:25

我也做有关岩土的问题,有机会请你多多指教

windsun.typ 发表于 2008-1-11 11:16:03

请教说不上，大家交流交流。我的邮箱是windsun.typ@163.com
可以联系一下！

yylion0 发表于 2008-1-17 14:03:15

学习到不少，长见识了！

yan198202 发表于 2008-1-17 20:14:55

再顶一下
也就会ansys
现在见到岩土的模拟就头疼

ccw1983 发表于 2008-2-24 14:32:26

DP模型参数设置是否只能用命令流输入设置？
还是可以直接选相应的材料模型，再对应设置参数？
初学ANSYS，不是很懂，谢谢指点！

kingcwhite 发表于 2008-3-1 20:57:59

回复 7# 的帖子

DP模型参数设置可以直接选相应的材料模型，再对应设置参数
structural>nonlinear>inelastic>non-metal plasticity>drucker-prager

windsun.typ 发表于 2008-11-15 20:40:21

再顶起

shujiqqing 发表于 2009-10-18 16:49:08

楼主的行为值得表扬,谢谢分享心得.
建议版主给他加个分啊,楼主自己顶的也很辛苦,呵呵.

littlewu163 发表于 2009-10-22 16:31:42

有做相变分析的朋友吗？想一起探讨，QQ：846339973

zhxsnow 发表于 2009-12-23 16:00:48

我也做有关岩土的问题,有机会请你多多指教

alexa007 发表于 2009-12-25 21:35:41

请楼主多多指教啊，我刚开始做qq。307338146

mkk123 发表于 2010-1-13 11:34:53

谢谢楼主的分享，记下你的邮箱了，呵呵！

ztj_1984 发表于 2010-1-28 10:14:01

我不是做岩石材料的，但看你写这么写，挺敬佩你的！

ycding 发表于 2010-1-29 23:31:47

版主应该将这样的贴加分。

mengfem 发表于 2010-6-25 15:14:59

我也正在做的数值模拟中涉及到DP模型，不过我更关心的是ANSYS中如何实现基于M-C准侧的D-P系列准则，比如外接圆、内接圆、匹配圆等，不知LZ是否做过这方面的研究，望不吝赐教！
   想和Lz一起探讨，mltz1986@163.com

danlyan 发表于 2010-6-26 18:22:03

我也正在做这方面的啊

bhy521 发表于 2010-7-15 14:31:42

不错，学习了

ctgu123 发表于 2010-7-21 22:14:16

看过了，学习了
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