地应力平衡 2010.02.09更新, 见15楼

cdstudio · 发表于 2009-11-28 23:03:17

每过一段时间就会有人冒出来问地应力平衡的问题, 实在受不了了, 就再啰嗦两句.

地应力平衡的正确时间点
所谓地应力平衡是指, 当我们建任何东西或挖任何东西之前, 地表的位移都是零, 但是土体的应力却存在, 这种无位移但有应力的时间点叫地应力平衡. 那么正确的时间点应该是什么呢, 就是不管土原来是什么样的, 高山, 河流, 丘陵, 平原都可以, 关键是在我们对它做任何扰动之前. 有些人问桩土作用如何平衡? 这个问题首先就是错的, 因为地应力平衡的时候是不能有桩的. 一旦有桩就跨过了地应力平衡这个时间点, 数值模拟要忠实于实际情况, 不能想当然, 所以正确的选择时间点是地应力平衡计算中最最关键的.

处理地应力平衡的三种方法
1. 地表水平土层分层水平的情况下的地应力平衡
地表水平而且土层分层水平的情况下的地应力平衡是最简单的情况, 事实上也是大多数计算用到的平衡方法, 这个时候可以用ABAQUS提供的*initial conditions, type=stress, geostatic方法来做. 具体怎么写这个语句, 请自行参考文档.
2. 其它的情况下的地应力平衡
地表不水平或土分层不规则的情况下只能使用导入地应力数据的方式进行地应力平衡, 其方法的核心是给土体加重力, 不必理会其土体位移, 只是单纯的提取每个单元的平均应力, 再将这个应力读回ABAQUS作为初始应力, 以达到平衡土体位移的效果. 具体操作参考这个贴
http://forum.simwe.com/thread-762963-1-1.html
3. 不预设地应力
所谓的不进行地应力平衡是指计算前不设定土体位移归零, 而是记录下土体在重力作用下每个结点的位移值, 在进行后继计算后, 将位移结果减去重力作用下每个结点的位移值就能得到当前计算步的净位移, 这种方法只适用于小变形分析, 不适用于几何非线性的情况, 好处是收敛性好, 精度高, 因为记录的是结点位移, 缺点是麻烦, 因为要提前记录, 还要处理数据.

常见的问题
1. 有结构物的情况如何平衡?
有结构物的情况下就不是正确的平衡点, 如果一定要这样平衡, 比如原来有一个隧道, 现在在上面建房子, 要估计这种情况下的追加位移是多少, 这种情况下可以用上面的方法2和3来完成.
2. 多层土的情况下的平衡?
多层土的情况可以根据不同的情况选择方法1或2进行.
3. 有地下水的情况下的平衡?
有水的情况下最主要是要搞清楚土的三相, 按照不同的孔隙率计算土的干密度和湿密度, 这种平衡目前最好是只用方法1来完成.
4. 边坡加重力无法平衡?
边坡加重力无法平衡表示边坡本身是不稳的, 请检查模型是否合理, 塑性参数是否合理.

有待解决的两个问题.
1. 有无限元情况下的平衡 -----见15楼
2. explicit情况下的平衡 -----见20楼

这两个平衡我没有亲自做过, 请亲自做成功过的来给大家讲讲经验.

anicebird · 发表于 2010-3-26 19:46:57

本帖最后由 anicebird 于 2010-3-29 13:59 编辑

有待解决的两个问题.9 ?8 N: Z% z& I8 k/ R* Q7 G
1. 有无限元情况下的平衡 -----见15楼
2. explicit情况下的平衡
cdstudio 发表于 2009-11-28 23:03

使用explicit平衡地应力，先用general static计算一遍，然后把导出的应力文件以同样方法导入到explicit中就可以了，注意此时explicit中施加的重力以instantaneous形式施加就可以了。

sjz_sti · 发表于 2010-3-26 16:21:54

2. 其它的情况下的地应力平衡
地表不水平或土分层不规则的情况下只能使用导入地应力数据的方式进行地应力平衡, 其方法的核心是给土体加重力, 不必理会其土体位移, 只是单纯的提取每个单元的平均应力, 再将这个应力读回ABAQUS作为初始应力, 以达到平衡土体位移的效果. 具体操作参考这个贴
http://forum.simwe.com/thread-762963-1-1.html

对于该方法的一点感受：
读入的地应力最好精度高一点，比如小数点后面的数目越大越好，这样所平衡的地应力比较理想。各位可以试一试小数位数变化后对地应力的影响。

sunhhu2008 · 发表于 2009-11-30 09:54:16

到底是版主，看了之后明白很多问题

haolizhen20052 · 发表于 2009-12-2 21:22:42

谢谢版主，辛苦了。

build2009 · 发表于 2009-12-3 16:38:48

看过之后，对地应力的平衡有了更深的认识！

shuyuehua · 发表于 2009-12-3 18:18:04

楼主辛苦了，简单明了，言简意赅
有个问题请教：按1法地应力平衡，对节点集nset赋值实际是对其对应的单元elset积分点赋值，那岂不直接在格式上就要求对elset赋值更直观（而实际上的格式是nset,**,**,**,**）；当对cae生成nset和elset，在inp中拆分了其中的nset而elset不做任何改变，在只对拆分后的部分nset(名称不变且与elset同名）赋值时，实际上还是对整个elset单元赋值了（在后处理查询结果也表明整个elset单元都有初值），那请问当差分后的节点集nset名称变动了，而为设相应（同名）的elset是不是就出错？
{之前也发帖请教 http://forum.simwe.com/thread-909180-1-1.html }

cdstudio · 发表于 2009-12-3 20:03:07

楼主辛苦了，简单明了，言简意赅
有个问题请教：按1法地应力平衡，对节点集nset赋值实际是对其对应的单元elset积分点赋值，那岂不直接在格式上就要求对elset赋值更直观（而实际上的格式是nset,**,**,**,**）；当对c ...
shuyuehua 发表于 2009-12-3 11:18

1法是对单元集进行赋值, 与结点集无关

shuyuehua · 发表于 2009-12-3 22:27:58

谢谢，刚查过了documentation

chen20040121 · 发表于 2009-12-12 09:14:45

是不是做完了地应力平衡之后再加上无限元呢

liuminghhu · 发表于 2009-12-12 13:35:56

版主能否将有水情况下的地应力平衡问题说的详细一点，谢谢

jeffery-lee · 发表于 2010-1-12 15:10:51

cdstudio版主，如果要考虑饱和非饱和的地应力不能按您说的那种地应力方法做吗（就是第二种方法）如果我在初始应力中就已经加进初始孔隙比，饱和度等，不能用dload自己算出地应力然后导入作为初始地应力吗，如果不能为什么，如果能还需要注意什么

cdstudio · 发表于 2010-1-12 18:35:23

cdstudio版主，如果要考虑饱和非饱和的地应力不能按您说的那种地应力方法做吗（就是第二种方法）如果我在初始应力中就已经加进初始孔隙比，饱和度等，不能用dload自己算出地应力然后导入作为初始地应力吗，如果不能为 ...
jeffery-lee 发表于 2010-1-12 08:10

按照手册上面所讲的这几个参数就已经够了, 如果模型规则没有必要用第二种方法, 第二种方法是万能方法, 但也是最不精确的方法, 因为中间存在很多插值运算

jeffery-lee · 发表于 2010-1-13 12:17:01

o明白！谢谢斑竹

fshcooler · 发表于 2010-1-13 12:56:59

顶斑竹，看完后终于搞清楚了地应力平衡是怎么回事了。

dengchangmao · 发表于 2010-2-8 22:01:07

早看到这里就不用浪费过去这几天时间了，谢谢斑竹

cdstudio · 发表于 2010-2-9 19:27:03

更新

1. 饱和土非和饱和土的地应力平衡
http://forum.simwe.com/thread-915452-1-1.html
另外再上传 ABAQUS在土木工程中的应用 7.2 P158非饱和土的一维固结分析的例子

2. 无限元存在情况下的地应力平衡
http://forum.simwe.com/thread-917476-1-1.html

benbenwl · 发表于 2010-2-10 10:06:26

过来学习了呵呵以后多跟版主学习了

benbenwl · 发表于 2010-2-12 14:21:06

现在正在做压裂方面的研究，看了这个感觉收获很大有时光看英文帮助文件感觉不大明白啊谢谢

1987scx · 发表于 2010-3-21 20:49:43

请问一下，深层地应力如何平衡呢？按照
initial conditions，type=stress，geostatic
set,-1e6,50,-1.5e6,0,0.9,0.9
算出的位移不为零，是不是地应力平衡要从地表算起呢

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