ABAQUS软件本构模型中屈服准则的参数研究

介绍了ABAQUS软件数值模拟中常用的弹塑性本构模型,包括Mohr-Coulomb模型、修正Drucker-Prager模型和扩展剑桥模型,并对3个模型屈服函数中的相关参数及参数关系进行了分析.通过数学推导,证明了当摩擦角大于22°时,修正Drucker-Prager模型和扩展剑桥模型不再适用.     

考虑桩侧土软化时水泥土桩桩土应力比的探讨

选取三折线软化模型,推导出一组轴向荷载-沉降曲线的解析算式,从而,用其来表征单桩的荷载-沉降曲线;然后,选取双曲线函数来表征地基土的荷载-沉降曲线,推导出了一种桩-土相互作用下的桩土应力比的解析算式,并讨论相关参数对桩土应力比的影响。     

竖向荷载作用下单桩三维模型参数分析

运用大型数值分析软件GTS,通过设置摩擦接触单元来模拟桩与土之间的共同作用,对桩-土进行三维有限元模拟;分析了桩-土模量比、桩的最终剪力、剪切模量、法向刚度、桩端承载力等因素对桩荷载-沉降(p-s)曲线的影响。分析结果表明:在竖向荷载作用下考虑桩-土间接触与非接触对桩顶竖向位移影响较大;接触面最终剪力、剪切模量、桩端弹簧刚度及土体的弹性模量都会对单桩在竖向荷载作用下荷载-沉降曲线产生显著的影响,而桩端承载力和接触面法向刚度不会对桩荷载-沉降(p-s)曲线产生影响。     

复合地基桩土应力比的计算及应用

采用双折线硬化曲线,推导出水泥土桩复合地基的单桩荷载-沉降曲线的解析算式,用来表征单桩的荷载沉降曲线,采用双曲线函数来表征地基土荷载-沉降曲线,推导了考虑桩土相互作用的桩土应力比的一组解析算式,从而促进水泥土桩复合地基的理论研究。     

单桩非线性分析的半解析半数值方法(英文)

桩的荷载沉降特性研究已受到工程界的普遍重视 ,研究认为桩土接触面处的非线性位移特性在荷载传递机理方面起着非常重要的作用 ,桩土接触面处的非线性位移特性可由沿桩身的摩阻力的发挥程度来反映 ,然而目前单桩的研究工作大部分是有关单桩的线弹性特性 ,进而得到单桩的荷载位移之间关系的数值解及计算表格。本文提出一个分析桩基沉降的计算模型 ,在该计算模型中 ,用荷载位移传递函数来描述桩身摩阻力和桩身位移的非线性关系 ,并用桩端位移法计算桩的荷载沉降。基于所提出的荷载位移传递函数 ,研究了多层土中单桩的荷载位移特性。     

大直径扩底桩的沉降计算

1概述 1.1大直径桩的工作特征 大直径桩,一般用于硬持力层埋深不大且荷载较大的情况,当持力层为粘性土、粉土、砂砾(卵)石层时,为充分发挥桩身砼的强度,使桩的设计更经济,往往采用扩底桩以提高桩端承载力,由大直径扩底桩的荷载试验所得出的荷载--沉降曲线[1]可知:①对于不同桩端持力层的大直径桩都具有相似的荷载--沉降特征,Q-S曲线都属于缓变型,不显示明显的破坏特征点,对于砂卵石层上的挖孔桩,其Q-S变化更为平缓.     

大直径桩荷载与沉降关系的改进离散灰色模型

大直径桩荷载与沉降关系曲线一般为缓变形,未必符合指数曲线特性,很可能服从其他非线性特性,为此对离散灰色DGM(1,1)模型进行拓展,建立了非线性离散灰色模型。以此模型为基础利用优化理论求出初始迭代点,提高了非线性离散灰色模型的精度。利用该模型预测大直径桩荷载与沉降曲线,预测值与试验值吻合较好,与GM(1,1)模型、离散灰色DGM(1,1)模型相比,预测精度进一步提高,为大直径桩的荷载与沉降关系曲线预测提供了新的方法。     

桩筏基础桩-土相互作用的数值分析

利用ABAQUS对3D桩距和6D桩距的桩筏基础进行了三维弹塑性分析.通过无厚度的接触面单元模拟桩-土之间的非线性接触特性,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型描述土的非线性特性,桩取为弹性,得到了沉降、桩土荷载分担比、板底土附加应力等变化情况,并对二者进行了对比分析.分析结果基本反映了桩-土-筏的实际工作性状,验证了复合桩基理论的正确性.     

基于数字图像法的桩-土接触面特性试验研究

桩与土接触面的力学特性是桩-土共同作用研究中的一个重要课题。利用基于数字图像的非接触光学测量方法,通过室内模型试验,对密实砂土中桩-土接触面上荷载传递特性、剪切位移场及剪应变场分布规律进行研究。结果表明:密砂中单桩桩侧摩阻力与沉降关系呈软化型,桩侧摩阻力达到极限值所需桩身沉降约为桩横截面边长的3%。桩周土体剪切滑动区发生在有限范围的土体中,最大剪应变首先出现在桩顶及桩底附近土体中,而后向桩身中部发展,在极限荷载条件下,最大剪应变沿桩身呈"两头大中间小"的分布形式。试验结果为合理建立桩-土接触面模型和相关数值计算提供有益的参考。     

成层土中单桩受力性状简化算法

提出一种成层土中单桩非线性受力性状的简化分析方法。单桩受力性状分析时采用侧阻软化模型模拟桩侧阻力和桩身位移间的关系,桩端位移–荷载关系采用双曲线模型。在上述2种模型的基础上,利用迭代算法得到单桩沉降。利用该算法得到的结果与现场实测数据对比分析表明其在单桩受力性状计算方面是合理可行的。算例分析表明,同一荷载水平下,单桩桩顶沉降随侧阻破坏比的增大而减小,随端阻破坏比的增加而增大。采用提出侧阻软化模型分析单桩受力性状时,侧阻完全发挥时对应的桩土相对位移对单桩受力性状的影响较小。     

考虑多年冻土蠕变特性的抗拔桩 非线性有限元分析

 结合青藏铁路多年冻土区钻孔灌注抗拔桩现场载荷试验,依据场地多年冻土地温实测资料、物理力学参数以及冻土类型,考虑多年冻土蠕变特性,对冻土区钻孔灌注抗拔桩进行非线性有限元分析。桩–土体系有限元分析采用三维十节点四面体等参单元,桩–土相互作用采用面–面接触单元;同时,假定桩–土体系本构模型服从Drucker-Prager屈服准则。通过数值模拟计算结果与抗拔桩现场载荷试验的对比分析,结果表明,考虑冻土蠕变的分析结果与试验值较为接近,不考虑冻土蠕变时,当外载荷较大时桩顶上拔位移的计算值要比试验值小43%左右,但外载荷较小时两种计算结果差别不大。因此,考虑冻土蠕变的分析方法更比较符合多年冻土区钻孔灌注抗拔桩的实际受荷特点。     

层状岩体各向异性弹塑性模型及其数值实现

基于层状岩体变形及强度的各向异性特征,在McLamoreGray强度准则的基础上,利用Mohr-Coulomb强度准则与Drucker-Prager强度准则之间的参数变换关系,将各向同性Drucker-Prager强度准则推广到层状岩体中,并由此建立层状岩体的各向异性弹塑性本构模型。给出此本构模型的隐式积分算法及一致切线刚度矩阵,并利用ABAQUS所提供的用户材料子程序UMAT接口,对模型进行数值实现,用以对层状岩体进行应力变形分析。     

堆载加固软基的有限元分析

采用大型有限元软件ABAQUS模拟了一个实际工程,为了简化计算,将实际的三维问题等效转化为平面应变问题,并采用摩尔—库仑理想弹塑性本构模型分析了该问题,发现与实际的量测值具有较好的一致性,说明采用摩尔—库仑理想弹塑性本构模型能够很好的预测堆载作用下软土地基的沉降和变形。     

筏板-桩-土相互作用的三维弹塑性有限元分析

通过无厚度的接触面单元模拟筏板–桩–土之间的非线性接触特性,同时采用Drucker-Prager弹塑性本构模型描述土的非线性特性,对桩筏基础进行了三维弹塑性有限元分析,得到了筏板–桩–土接触表面上法向应力和摩擦应力的分布以及桩周土体塑性变形发展情况。在此基础上,对筏形基础中筏板和桩的承载力分担比进行了分析。计算结果表明,随外荷载的增大,桩的承载力分担比增大,筏板的承载力分担比减小,但两者的变化幅度不大。     

Numerical study on maximum reinforcement tensile forces in geosynthetic reinforced soil bridge abutments

This paper presents a numerical study of maximum reinforcement tensile forces for geosynthetic reinforced soil (GRS) bridge abutments. The backfill soil was characterized using a nonlinear elasto-plastic constitutive model that incorporates a hyperbolic stress-strain relationship with strain softening behavior and the Mohr-Coulomb failure criterion. The geogrid reinforcement was characterized using a hyperbolic load-strain-time constitutive model. The GRS bridge abutments were numerically constructed in stages, including soil compaction effects, and then loaded in stages to the service load condition (i.e., applied vertical stress?=?200?kPa) and finally to the failure condition (i.e., vertical strain?=?5%). A parametric study was conducted to investigate the effects of geogrid reinforcement, backfill soil, and abutment geometry on reinforcement tensile forces at the service load condition and failure condition. Results indicate that reinforcement vertical spacing and backfill soil friction angle have the most significant effects on magnitudes of maximum tensile forces at the service load condition. The locus of maximum tensile forces at the failure condition was found to be Y-shaped. Geogrid reinforcement parameters have little effect on the Y-shaped locus of the maximum tensile forces when no secondary reinforcement layers are included, backfill soil shear strength parameters have moderate effects, and abutment geometry parameters have significant effects.     

筋土接触面直剪试验研究

为研究筋材与砂土接触面剪切特性,在改造的直剪仪上进行了筋材与砂土界面的直剪试验。结果表明:筋土接触面摩擦关系曲线符合摩尔-库仑强度准则。在本次试验的含水率范围内,筋土接触面的粘聚力随着含水率的增加而增加,摩擦角随着含水率的增加而减小。含水率为4%,筋土接触面的粘聚力和摩擦角随着砂土干密度的增大而增大。     

硬质岩石卸荷破坏特性试验研究

 对硬质灰岩进行加轴压、卸围压试验,研究卸荷应力路径对其力学性质的影响,结合试验数据分析5种强度准则描述岩石卸荷破坏的适用性。Mohr-Coulomb强度准则和Hoek-Brown强度准则回归效果较差,考虑中间主应力影响的Drucker-Prager强度准则和Mogi-Coulomb强度准则回归效果较好,并且Mogi-Coulomb强度准则回归效果优于Drucker-Prager强度准则,抛物线型强度准则对高围压下的试验结果回归较好。岩石卸荷破坏发生强烈的体积扩容,从描述体积应变变化的角度对岩石卸荷破坏本构模型进行修正,理论模型结果与试验结果吻合较好。     

竖向荷载对月球车行驶性能影响的离散元分析

技术的发展使得月球车原材料强度更高、质量更轻,而复杂的探测任务要求月球车携带的探测设备越来越多。为了平衡月球车承受的荷重,防止月球车车轮因承受荷载不当导致在月面打滑、下陷以致不能正常行驶,有必要研究月面环境下竖向荷载对月球车行驶性能的影响。针对真实月壤内摩擦角较大、有粘聚力的特点,采用笔者提出的一种考虑粒间抗转动作用与粒间范德华力两个因素的月壤散粒体力学接触模型,模拟月面环境下三种竖向荷载P作用下月球车刚性驱动轮与月壤的相互作用问题。其中,当竖向荷载为400/6 N时,车轮打滑,因此,文中主要对竖向荷载为1 000/6 N和1 350/6 N两种情况进行对比分析。研究结果表明:月面环境下,滑转率随竖向荷载的增加呈下降趋势,月球车因为轮上荷载过小,导致滑转下陷过大而失去行走能力的风险更高。沉陷量也随竖向荷载的增加而减小,月面环境下荷载过小会使月壤的可通过性变差。月面环境下牵引效率随竖向荷载增大而升高但都保持在较低水平。     

基于ABAQUS土体数值分析的本构模型

为了提高ABAQUS软件分析土体的准确性,对软件中运用的弹塑性本构模型Drucker-Prager和修正剑桥两种模型的特点和应用的参数进行了分析。结果表明弹塑性本构模型Drucker-Prager与修正剑桥模型的适用范围、条件以及参数的选取各不相同。Drucker-Prager适用于砂土等粒状材料,修正的剑桥模型适合于正常固结粘土和弱固结粘土。     

桩承式路堤土拱数值模拟中路堤土本构模型的选择

数值模拟方法已成为研究桩承式路堤中土拱最重要的手段,其关键在于路堤填土要采用合理的本构模型。建立桩承式路堤平面土拱分析的弹塑性有限元模型,考虑摩尔-库伦模型（MC）、硬化土模型（HS）和小应变硬化土模型（HSS）3种不同的路堤土本构模型,用有限元方法模拟不同路堤土本构模型下桩承式路堤中的土拱形态和土拱效应。计算结果表明：3种不同路堤土本构模型下平面土拱的形态都是半个椭圆。路堤土采用HS和HSS模型,获得的土拱形态、效应和桩帽-土差异沉降相同。较之HS和HSS模型,路堤土采用MC模型时计算得到的桩帽-土差异沉降较小,桩帽荷载分担比略大。当路堤高度较小时,采用MC模型获得的土拱远小于HS和HSS模型下的计算结果。土拱效应的数值模拟中路堤土可采用简单的MC模型,但土拱形态的数值模拟中路堤土宜采用HS模型。