abaqus固结沉降

ABAQUS在边坡稳定分析中的应用甘凯文13102020267（长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙）摘要：边坡稳定分析一直是岩土工程中的重要研究领域。目前边坡稳定性的分析方法主要可以分为两大类，即极限平衡法和有限元分析方法。在极限平衡分析方法当中，以安全系数来评价边坡的稳定性，其原理简单，物理意义明确，是最重要、最常用和最直观的稳定性评价指标。而在以往的有限元分析中，是没有办法直接评价边坡稳定性的。强度折减法的出现改变了这一格局，它直接通过有限元分析获得一个安全系数，不仅保持了有限元在模拟复杂问题上得有点，而且概念明确，结果直观，在工程中得到了越来越多的应用。关键词：边坡稳定分析；强度折减法；安全系数一、强度折减法的基本原理强度折减法最早由Zienkiewicz等提出，他们提出了一个抗剪强度折减系数（SSRF）的概念，其定义为：在外载荷保持不变的情况下，边坡内土体所能提供的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。在极限状况下，外荷载所产生的实际剪应力与抵御外荷载所发挥的最低抗剪强度即按照实际强度指标折减后所确定的，实际中得以发挥的抗剪强度相等。当假定边坡内所有土体抗剪强度的发挥程度相同时，这种抗剪强度折减系数相当于传统意义上的边坡整体稳定安全系数Fs,又称为强度储备安全系数，与极限平衡法中所给出的稳定安全系数在概念上是一致的。折减后的抗剪强度参数可分别表示为：)式中,c和是土体所能提供的抗剪强度；和是维持平衡所需要的或土体实际发挥的抗剪强度；是强度折减系数。计算中假定不同的强度折减系数，根据折减后的强度参数进行有限元分析，观察计算是否收敛。在整个计算过程中不断地增加，当达到临界破坏时的强度折减系数就是边坡稳定安全系数。目前判断土坡达到临界破坏的评价标准主要有如下几种:⑴以数值计算收敛与否作为评价标准，与有限元的算法有关。⑵以特征部位的位移拐点作为评价标准。⑶以是否形成连续的贯通区域作为评价标准。二、强度折减法在ABAQUS中的实现目一些数值计算软件，如FLAC等，已经内置了强度折减法。ABAQUS中虽然没有提供该种方法，但实现起来是相当简单的。从强度折减法的基本原理来看，其基本实质就是材料的c和逐渐降低，导致某单元的应力无法和强度配套，或称超出了屈服面，不能承受的应力逐渐转移到周围土体单元中去，当出现连续滑动面（屈服点连成贯通面）之后，土体就将失稳。而在ABAQUS中，材料是可以随温度或场变量变化的，我们可以很简单地实现强度参数减小的过程。具体步骤为：1.定义一个场变量，通常将其取为强度折减系数Fr。2.定义随场变量变化的材料模型参数。3.在分析开始指定场变量的大小，并对模型施加重力荷载，建立平衡应力状态，为了避免在这个时候破坏，Fr可取得较小，如Fr1。即放大了强度。4.在后续分析步中线性增加场变量Fr，计算中止（数值不收敛）后对结果进行处理，按照失稳评价标准确定安全系数。三、算例分析①算例描述有一高H=10.0m，坡脚的均质土坡，土体容重，粘聚力，摩擦角。若按照极限平衡法分析，本算例的土坡稳定安全系数为1.0。②模型建立与求解第一步：建立部件。部件模型如下图所示，为二维平面。第二部：设置材料以及截面属性。首先可设置材料弹性截面属性，如图所示，输入土体材料的弹性模量以及泊松比同时，我们还需要指定材料c,值随场量的变化我们可以设置初始场量值为0.5，而通常场变量值就可取为强度折减系数。根据前面的公式，我们可以求得⁄)=arctan0.728=36.05238873本次计算当中，将场量的增量设置为0.25，而值和值设置如下所示第三步：装配部件。这里我们选择部件属性为非独立。第四部：定义分析步。定义第一个分析部的名称为Load，分析步类型选择为Static，general（通用静力分析步），并将初始增量步设置为0.1，并将分析类型选择为非对称分析。还需按照同样的步骤定义一个名为Reduce的静力分析步，在这一步将强度折减。