1、abaqus地應力平衡先說為什么要施加地應力：1、我們所建立的幾何模型一般和工程實際情況或尺寸相對應、相一致，比如邊坡幾何模型和實際邊坡尺寸一致，但我們可以夸張一點想像，實際邊坡應是由一個更大一點或更高一點的不受重力的初始邊坡在n年前突然受重力和類似目前的邊界條件作用下逐漸形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和類似目前的邊界條件作用之前邊坡的尺寸大小，我們不得而知，如果能準確知曉，我們就可以建立一個那時的幾何模型，再施加重力和邊界條件進行計算，變形后形狀和現狀邊坡形狀一致，其內力也就是初始應力場或地應力，就不用專門去施加地應力了，但問題是我們不能知曉邊坡受力前的形狀尺寸，我們現在的幾何模型就是邊

2、坡現在的實際尺寸，受力后將會變成一個更小的或與現狀不一致的邊坡，這不符合我們模擬現狀邊坡的目的。如果我們知道現狀邊坡的內力，將其提取出來作為幾何模型的內力，再和外力（重力）平衡，則我們建立的模型才能算和實際模型一致。真實地知道現狀邊坡的內力是很難的，我們采取的辦法是，用我們所建立的幾何模型施加和實際模型一致的重力和邊界條件進行計算，得到變形后或變得更小或與現狀邊坡不完全一致的邊坡內力近似的作為現狀邊坡的內力，并重新將其施加于與現狀邊坡一致的幾何模型，再施加重力（當然邊界條件也應基本一致）以平衡，這樣才算建立了與現狀模型基本一致的模型，其下的計算才成為可能。這就是所謂“地應力平衡”的含義、目的、

3、作用。2. 地應力平衡中的外力和內力的問題，地應力平衡中，顯然，重力是外力，應力場是內力，僅有外力重力，沒有內力是不可能的，同樣，僅有內力（專指初始應力場）而不受重力也是不可能的，否則，整個體系的力不會平衡。這就是為什么我們將提取出的內力施加于幾何模型后必須再施加重力的原因。為的是內力和外力平衡。) q0 F3 q6 H1 O#3. 地應力場的方向問題，有網友在論壇里問，既然重力是向下，為與重力平衡，那應力場的方向是不是向上呢，這同樣是我開始接觸abaqus的疑問，相信很初學者也有這樣的疑問，我的理解是內力是沒有向上、向下或者向其它方向的概念的，內力只有拉力或壓力或剪力之分

4、，其方向也按是拉是壓是順時針或逆時針而分，內力往往都是成對出現，如地應力場中的應力以壓應力為主，取一個微元，則壓應力同時出現在向下和向上，你能說地應力就是向上，與重力反向嗎？aba中初始地應力場平衡一般在表面水平的情況下僅僅和密度相關，密度一樣的話平衡的結果很好，別的參數改變之后經過計算，差別很小。表面不水平的情況則最好通過文件導入初應力的情況進行平衡。一般來講，表面不平的時候有很多因素造成誤差很大。cdstudio 版主的總結：地應力平衡的正確時間點:所謂地應力平衡是指, 當我們建任何東西或挖任何東西之前, 地表的位移都是零, 但是土體的應力卻存在, 這種無位移但有應力的時間點叫地

5、應力平衡. 那么正確的時間點應該是什么呢, 就是不管土原來是什么樣的, 高山, 河流, 丘陵, 平原都可以, 關鍵是在我們對它做任何擾動之前. 有些人問樁土作用如何平衡? 這個問題首先就是錯的, 因為地應力平衡的時候是不能有樁的. 一旦有樁就跨過了地應力平衡這個時間點, 數值模擬要忠實于實際情況, 不能想當然, 所以正確的選擇時間點是地應力平衡計算中最最關鍵的.處理地應力平衡的三種方法:1.地表水平土層分層水平的情況下的地應力平衡0 x- : C% z3 L0 R9 K3 |) _" d地表水平而且土層分層水平的情況下的地應力平衡是最簡單的情況, 事實上也是大多數

6、計算用到的平衡方法, 這個時候可以用ABAQUS提供的*initial conditions, type=stress, geostatic方法來做. 具體怎么寫這個語句, 請自行參考文檔.2. 其它的情況下的地應力平衡  ' s4 x& % I8 A# x* c1 Y$ q地表不水平或土分層不規則的情況下只能使用導入地應力數據的方式進行地應力平衡, 其方法的核心是給土體加重力, 不必理會其土體位移, 只是單純的提取每個單元的平均應力, 再將這個應力讀回ABAQUS作為初始應力, 以達到平衡土體位移的效果. 具體操作參考這個貼 G( i6 ( c: ! 5

7、p- q0 W3. 不預設地應力所謂的不進行地應力平衡是指計算前不設定土體位移歸零, 而是記錄下土體在重力作用下每個結點的位移值, 在進行后繼計算后, 將位移結果減去重力作用下每個結點的位移值就能得到當前計算步的凈位移, 這種方法只適用于小變形分析, 不適用于幾何非線性的情況, 好處是收斂性好, 精度高, 因為記錄的是結點位移, 缺點是麻煩, 因為要提前記錄, 還要處理數據.( b8 m% l, w+ l7   g" P4 ' s   1法是對單元集進行賦值, 與結點集無關;常見的問題( m  f/ L&#

8、39; 8 l4 d& _  m1. 有結構物的情況如何平衡?有結構物的情況下就不是正確的平衡點, 如果一定要這樣平衡, 比如原來有一個隧道, 現在在上面建房子, 要估計這種情況下的追加位移是多少, 這種情況下可以用上面的方法2和3來完成.3 H% g" d  f+ |( M5 N2. 多層土的情況下的平衡?7 V" Z1 f5 Q: & / v9 C多層土的情況可以根據不同的情況選擇方法1或2進行.0 C9 n, 0 X) s: Z: s3. 有地下水的情況下的平衡?' D9 N* S' Z7 y+

9、( ?有水的情況下最主要是要搞清楚土的三相, 按照不同的孔隙率計算土的干密度和濕密度, 這種平衡目前最好是只用方法1來完成.2 t- R# B# + w7 . O; K: D0 q7 b8 f4. 邊坡加重力無法平衡?, r. E, j0 n: F* L4   |; 7 邊坡加重力無法平衡表示邊坡本身是不穩的, 請檢查模型是否合理, 塑性參數是否合理./你的inp文件中有part和instance, 而geo.dat中的節點編號前面沒有instance名稱。有兩種方法：1。建立沒有part的inp文件，geo.dat中的單元編號前面沒有instance名稱。見2。 建立有p

10、art的inp文件，geo.dat中的單元編號前面加上instance名稱。見 . R! y% M4 g: O! z! y4 k8 F8 G8 Q! h+ i- |7 按照第2種方法，在你的geo.dat文件中單元編號前面加上 Part-1-1. ， 例如第一行變為3 S* v) N  S# d; _" f2 & P( U, e7 j5 k6 QPart-1-1.1,-1.50E+04,-3.50E+04,-1.50E+04,-1.25E-12,-1.92E-13,-4.17E-12:先建立好你的模型，按照你的課題把邊界條件、接觸什么的都建好，然后使用命令

11、mdb.models'你的模型名字'.setValues(noPartsInputFile=ON)，建立沒有part的inp文件（abaqus不認帶part的istress數據）zhuyi:要寫你的model的名字（在CAE窗口頂部，Model右面，默認名稱為Model-1, Model-2等等），不是CAE或JOB的名稱。 你的model的名字前后都要加上單引號地應力平衡方法熊志勇 陳功奇第一部分 地應力平衡方法簡介地應力平衡有三種方法：（1）*initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或inp)該方法中的文件FILE

12、NAME.INP獲取方法為:首先將已知邊界條件施加到模型上進行正演計算,然后一般是將計算得到的每個單元的應力外插到形心點處并導出6個應力分量(也可以導出積分點處的應力分量,視要求平衡的精確程度而定)。其所采用的幾何模型可以考慮地表起伏不平的情況以及巖土材料極其不均勻的情況,適用范圍廣。但由于外插的應力有一定誤差,因此采用彈塑性本構模型時,可能會導致某些點的高斯點應力位于屈服面以外,當大面積的高斯點上的應力超出屈服面之后,應力轉移要通過大量的迭代才能完成,而且有可能出現解不收斂的情況。在僅考慮自重情況下只能考慮受泊松比的影響帶來的側壓力系數效應,因此平衡后的效果不一定很理想,但無疑其適用性很強。

13、（2）*initial conditions,type=stress,geostatic該方法需給出不同材料區域的最高點和最低點的自重應力及其相應坐標。所采用的幾何模型一般較規則,表面大致水平,地應力平衡的好壞一般只受巖體密度的影響,無論采用彈性或彈塑性本構模型都能很好的達到平衡,可以不必局限于僅受泊松比的影響,能夠通過考慮水平兩個方向的側壓力系數值來施加初始應力場。計算速度快,收斂性好。缺點就是不能夠很好平衡具有起伏表面的幾何模型,需知道平整后模型的上覆巖體自重。（3）*initial conditions,type=stress,geostatic,user該方法采用用戶子程序SIGINI

14、來定義初始應力場,可以定義其為應力分量為坐標、單元號、積分點號等變量的函數,要達到精確平衡需已知具體邊界條件,在實際中應用較少。第二部分 地應力平衡方法實例詳解地應力平衡是巖土工程數值模擬分析的重要的內容，為了讓師弟師妹們快點上手，我利用第一種方法做一個較簡單的模型，希望對大家有用。一、 模型描述：二、地應力平衡過程1. 啟動ABAQUS,單擊Create Model Datebase2. 創建部件（Part）在Part模塊，單擊創建部件按鈕，彈出如右圖的對話框，按圖輸入部件名：Part-soil；采用二維模型選擇2D Planar；Type選擇可變型（Deformable）；基本特征選擇殼體

15、（Shell）；Approximate size輸入70，這個數值的大小，應根據模型的最大尺寸來確定：稍大于最大尺寸的2倍。比如本模型最大尺寸是30那么我輸入了70，但也不是絕對，你當然也可以輸入65，或75等等。最后單擊Continue,繼續下一步。按照模型尺寸（如圖），建立模型部件，雙擊鼠標中鍵，完成部件的建立。3. 建立材料屬性（P roperty）在Module中切換到P roperty模塊，單擊，輸入材料名稱（name）: Material-soil,單擊Density,在彈出對話框中輸入：密度2080；然后單擊MechaniacalElasticityElastic,在彈出的對話框

16、輸入圖，單擊OK完成材料的定義。單擊按鈕，輸入名字：S ection-soil,選擇Soild , Homogeneous,單擊Continue，OK,完成截面的創立。單擊按鈕，選取部件（單擊或框選，選擇后成粉紅色，表示選中），單擊Done或單擊鼠標中鍵來確定。在彈出的對話框中選中Section-Soil，單擊OK.4. 裝配部件（Assembly）在Module選擇Assembly模塊,單擊，彈出對話框，采用默認值，單擊OK.注意：1.本模型只有一個部件所以自動選中，如有多個可按Shift鍵全選中； 2.Instance Type 本例都無所謂，只有一個部件，但是如有多個部件，我比較喜歡選擇

17、Independent,因為在這種情況下，所有的部件會出現在一個窗口，劃分網格更方便，并且直觀的看到不同部件連接處網格劃分的是否協調。5. 創建分析步（Step） 在Module選擇Step模塊,單擊，彈出下面的對話框，創建分析步Step-1,選擇Geostatic,單擊Continue，在分析步編輯框Basic中選擇On(如果會發生大變形的情況下要選擇On)，其他默認，單擊OK6. 施加荷載和定義邊界條件（Load）在Module選擇Load模塊，單擊定義邊界條件，需要對模型的左、右、下底面定義邊界條件，分別命名BC-1、BC-2 、BC-3，選擇初始步（Initial）,Displacem

18、ent/Rotation, 單擊Continue，選擇左、右、下底面邊界，單擊Done，分別選擇U1、 U1、 U2（U1是水平方向，U2是豎直方向），單擊OK完成邊界條件的定義。單擊定義重力荷載，Name:Load-grv, 選擇Step-1，Mechanical，Gravity，單擊Continue。單擊Edit Region，選擇整個模型，在Component 2中輸入-9.8（重力加速度），單擊OK7. 劃分網格（Mesh）（劃分網格是一門藝術，本例只是簡單的劃分）在Module選擇Mesh模塊，單擊設定網格的種子，將全局種子大小設為1，其余默認，單擊OK.單擊，采用默認，單擊OK。單

19、擊，Family選擇Plane Strain，其余采用默認，單擊OK單擊，單擊Yes,完成網格的劃分，如下圖：8. 在命令行中輸入mdb.models'Model'.setValues(noPartsInputFile=ON)，按回車鍵9. 在job模塊中創建名為Job-NoInitialCondition的分析步，提交分析。應力圖水平位移圖10. 將分析得到的應力場保存為一個文本文件。具體做法:打開分析得到的ODB文件，選擇菜單ReportField Output,在下圖所示的對話框中，選中積分點上的各個應力分量（對于二維問題，應力分量S11、S22、S33和S12；對于三維

20、問題，還應選中S13和S23）。圖表 1輸入常變量S11、S22、S33和 S12單擊此對話框中的Setup標簽頁，在Name文本框中輸入要保存的文件名b.inp，取消對Append to file 的選擇（即創建一個新文件），在Write后面只選中Field Output（如下圖所示）。圖表 2設置輸出場變量注意，此處輸出的是當前增量步結束時的應力結果，因此上述對話框頂部的Step必須是Geostatic分析步，Frame必須是1。如果Frame是0，會看到輸出的應力都是0。11. 按照ABAQUS所要求的初始應力場文件格式，修改上述文件b.inp中的內容。具體方法為：用Excel打開上述文件b.inp，在”文本文件導入向導”的步驟1中選擇“分隔符號”，在步驟2中選擇“Tab”鍵和“空格”鍵，這樣b.inp中的各列數據就成為Excel表格中的各個列。 刪除表格中開始幾行的模型信息，再刪除積分點編號所在的第2列數據（都為數字1），只保留單元編號和各個應力分量列，并將各個應力分量的科學計數法格式改為顯示小數點后5位數字。修改前和修改后的數據如下：圖表 3修改前圖表 4 修改后 下面將上述數據輸出為以逗號分隔的文本