Ansys 巖土工程有限元分析中的彈塑性本構(gòu)關(guān)系

2016-08-24 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

巖土工程有限元分析中的彈塑性本構(gòu)關(guān)系

ansys也可以做巖土分析,這個(gè)案例就是用ansys完成的:

彈塑性本構(gòu)關(guān)系通常由三部分組成:初始屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則和強(qiáng)化規(guī)律。初始屈服準(zhǔn)則定義了多軸應(yīng)力狀態(tài)下的彈性極限。砌體、混凝土和巖石等材料為顆粒狀,受壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于受拉強(qiáng)度,且屈服應(yīng)力受靜水應(yīng)力影響明顯。砌體材料的屈服準(zhǔn)則可以考慮使用巖土工程中廣泛使用的Drucker-Prager(DP)準(zhǔn)則或ANSYS專(zhuān)門(mén)為鋼筋混凝土單元SOLID65開(kāi)發(fā)的CONCRETE材料破壞準(zhǔn)則。

DP屈服準(zhǔn)則是修正的Von Mises準(zhǔn)則,用以逼近Mohr-Coulomb準(zhǔn)則,如圖1所示。DP準(zhǔn)則假設(shè)材料為理想彈塑性,無(wú)強(qiáng)化規(guī)律;流動(dòng)法則可以使用相關(guān)流動(dòng)法則,也可以使用不相關(guān)流動(dòng)法則。需輸入的三個(gè)參數(shù)即粘聚力C、內(nèi)摩擦角φ和膨脹角φf(shuō),一般由試驗(yàn)確定或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。對(duì)于砌塊、砂漿和砌體而言,C、φ值的選取目前還沒(méi)有相關(guān)的試驗(yàn)資料和經(jīng)驗(yàn)取值,但可以根據(jù)其與材料的單軸受拉屈服應(yīng)力σt和受壓屈服應(yīng)力σc之間的關(guān)系來(lái)確定。

破壞面是加工強(qiáng)化區(qū)域的極限,由于理想彈塑性假定,DP材料的破壞面同屈服面。

采用CONCRETE材料時(shí),可結(jié)合多線(xiàn)性隨動(dòng)強(qiáng)化模型(MKIN)來(lái)定義砌體的單軸應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn);CONCRETE材料屬性表用于確定材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則,受拉失效由最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則確定,三向受壓時(shí)采用Wil-lam -Warnke五參數(shù)失效準(zhǔn)則,屈服面由ft、fc、fcb、f1和f2等5個(gè)參數(shù)表述,破壞面最少輸入ft和fc這2個(gè)參數(shù)確定,fcb、f1和f2等3個(gè)參數(shù)可取默認(rèn)值,此時(shí)應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)滿(mǎn)足|σh|≤3fc,σh=1/3(σxp+σyp+σzp),σxp、σyp、σzp代表主應(yīng)力,否則在高靜水壓力下五個(gè)失效參數(shù)都必須指定。CONCRETE屬性表中還有3個(gè)參數(shù)用來(lái)反映材料開(kāi)裂后的狀態(tài):裂縫張開(kāi)時(shí)剪力傳遞系數(shù),一般可取0.3~0.5,裂縫閉合時(shí)剪力傳遞系數(shù),可取0.9~1.0,拉應(yīng)力釋放量乘子Tc,可取0.6。單元開(kāi)裂后垂直于開(kāi)裂方向的拉應(yīng)力可緩慢釋放,以有助于數(shù)值計(jì)算的收斂。采用MKIN非線(xiàn)性材料需輸入砌體的單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn),研究列出了很多表達(dá)形式不一的砌體單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn),指出各類(lèi)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的上升段相差很小,下降段相差較大,各類(lèi)磚砌體的極限應(yīng)變與峰值應(yīng)變之比εu/ε0均為1.6左右,ε0可按實(shí)測(cè)值或取ε0=0.003,綜合各種應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn),提出了以下磚砌體應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)。

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