岩土工程结构面模拟分析例题

yonggangyang

岩土工程接触中，有夹层软弱结构面，可以弱化夹层的材料参数求解；对于硬性结构面，无填充，可以利用ansys提供的接触单元来模拟。提供两个小例子，供同仁们参考，也可以对其求解中的问题斧正。
1、有软弱夹层的模拟命令流如下：
/prep7
et,1,plane42
KEYOPT,1,3,2
r,1,0.05   !plane42厚度为0.05
mp,ex,1,2.041e9    !材料属性        
mp,ex,2,2.041e6
mp,prxy,1,0.27
mp,prxy,2,0.27
mp,dens,1,2041
mp,dens,2,1600
tb,dp,1
tbdata,1,2.6e4,22,22
tb,dp,2
tbdata,2,2.6e4,22,22  
k,1,0,0
k,2,0,22.3687
k,3,0,23.9288
k,4,0,46
k,5,30,46
k,6,30,35.7509
k,7,30,34.1907
k,8,30,0
a,1,2,7,8
a,2,3,6,7
a,3,4,5,6
asel,s,area,,1
aatt,1,1,1
alls
aesize,all,1
asel,s,area,,2
aatt,2,1,1
alls
aesize,all,2
asel,s,area,,3
aatt,1,1,1
aesize,all,2
alls
mshape,0,2d
mshkey,2
amesh,all
/solu                !边界处理
dl,1,,ux,0
dl,3,,ux,0
dl,4,1,all,all
dl,8,,ux,-1
dl,10,,ux,-1
alls
sfl,9,pres,1e6
alls
acel,,10
antype,static
deltim,0.1,0.05,0.2
NLGEOM,ON
cnvtol,f,,0.02,0.5
nropt,full,,off
AUTO,ON
pred,on
NSUB,100,1000,10
OUTRES,ALL,all
lnsrch,on   
outres,all,all  
solve   
finish

yonggangyang

我见过有些论文中是这么做的：按有填充的节理来算，建立一厚度很薄，参数较弱的一小块区域模拟不闭合节理。具体没有做过，不过你可以试着做一下

yonggangyang

2、硬性结构面模拟命令流
/prep7
et,1,plane42
et,2,TARGE169
et,3,CONTA171
keyopt,3,9,1
KEYOPT,1,3,2
keyopt,3,12,2
r,1,0.05           !plane42厚度为0.05
r,2,,,8,0.1,-0.1   !目标面法向处罚刚度系数为8
MP,mu,1,0.2
MP,mu,2,0.2
mp,ex,1,2.041e9    !材料属性        
mp,ex,2,2.041e8
mp,prxy,1,0.27
mp,prxy,2,0.27
mp,dens,1,2041
mp,dens,2,1600
tb,dp,1
tbdata,1,2.6e4,22,22
tb,dp,2
tbdata,2,2.6e4,22,10  
k,1,0,0
k,2,30,0
k,3,30,34.1907
k,4,0,22.3687
k,5,0,22.3687
k,6,30,34.1907
k,7,30,46
k,8,0,46
a,1,2,3,4
a,5,6,7,8
asel,s,area,,1
aatt,1,1,1
aesize,all,1
asel,s,area,,2
aatt,2,1,1
aesize,all,1
alls
mshape,0,2d
mshkey,2
amesh,all
!接触对设置
type,2
mat,1
real,2
lsel,s,,,3
nsll,s,1
esurf,all
alls

type,3
real,2
mat,2           
lsel,s,,,5
nsll,s,1
esurf,all
alls

/solu                !边界处理
dl,4,,ux,0
dl,2,,ux,0
dl,1,1,all,all
dl,8,2,ux,-1
sfl,7,pres,1000
alls
acel,,10
antype,static   
NLGEOM,ON
nropt,full,,off
time,1
AUTO,ON
NSUB,1000,10000,100
OUTRES,ALL,all
lnsrch,on   
outres,all,all  
solve   
finish

moonhu371

如果用3d来建模应该选用什么单元呢？

yonggangyang

实体单元可以用solid45，接触单元用targe170和conta173或174来定义3d接触对。

lxrswf

我想请问sfl,9,pres,1e6力是如何计算出来的;tbdata,1,2.6e4,22,22最后一个22代表什么?还有就是能给出实际的工程概况吗?接触单元与GOODMAN单元有什么异同啊?急盼回复,因为我的论文是用ANSYS做岩体的节理模拟!谢谢!

yonggangyang

由于是简单的例子，所以sfl命令施加的力是随便加的；对于tbdata命令中的2.6e4为内聚力，第一个22为内摩角，第二个为剪胀角，内摩角与剪胀角相同则说明是关联流动法则

lxrswf

非常感谢您的回复,我的论文是地下隧道支护结构的研究,现在经勘测,地下100米处发现有开度为5mm的节理,还有13厘米厚的张裂隙,内有块体充填物,请问二维情况下节理的建模是用面还是用线呢?该用什么单元?张裂隙与软弱夹层的处理方法相同吗?如果不同,应该怎么模拟呢?我查了好多资料,上面都没有这方面的介绍,实在太感谢了!!!!

yonggangyang

我的这些东西应该完全适合你的论文要求阿，你再仔细看看我的这些命令流应该对你很有帮助的，另外我建议你去看一下郑颖人院士的文章，相信对你会有帮助

lxrswf

敢问郑颖人院士的文章在哪有下啊?还有就是sfl,9,pres,1e6命令中应力是如何计算的啊,在我这情况下也要加上这个力吗?这个力起什么作用啊?非常感谢!!!

lxrswf

请问郑颖人院士的文章叫啥名啊?

lxrswf

请问在这个命令中keyopt,3,9,1各参数具体代表什么意思啊?

yonggangyang

文章名字是用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析。
keyopt，3，9，1代表着接触设置中不包含初始渗透。其实好好看看帮助都可以解决的。

lxrswf

非常感谢!

lxrswf

你好,我想再请教一下,非贯通节理应该如何建模啊?

lxrswf

各位高手来帮帮我吧,老师天天催着交啊,现有一地下洞室,宽20米,高30米,分三步开挖,洞室下方有一45度的闭合节理,长30米,建模时总宽按80米,高度直地面,但非贯通节理不知道如何建模?和贯通的不一样啊!

lxrswf

谢谢，请问法向刚度系数除了试验得出之外，它与哪些材料参数有关吗？有计算公试吗？

nantian2002

回去按你的命令流建模试试看。。