ANSYS中莫尔-库伦本构模型的使用介绍
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莫尔-库伦模型,简称MC模型,为理想弹塑性模型,其综合了胡可定律和库伦破坏准则,被广泛用于模拟大部分岩土材料。ANSYS软件从18.2版本开始引入了MC模型,今日水哥就简单介绍下18.2以上版本如何使用MC模型。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
具体阐述用法之前,先简单介绍下在ANSYS中MC模型的输入参数。同DP模型,MC模型主要控制参数有5个,其中弹性模量和泊松比控制弹性行为,粘聚力、内摩擦角以及剪胀角控制塑性行为。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
除上述5个参数外,还可以输入残余摩擦角以及残余粘聚力,输入参数一览表如下:Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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上述7个参数(表中5个参数+弹模+泊松比)为MC模型的基本参数,也是我们采用MC模型所必须定义的项目类型,项目类型标识符为Base。除此之外,还有如下项目类型可用于完善MC模型,具体使用时根据需要进行设置。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
1、抗拉强度的定义,项目类型标识符为RCUT,输入参数为抗拉强度以及残余抗拉强度。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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2、定义抗拉强度屈服面与莫尔库伦屈服面是否相关联,项目类型标识符为RSC,当值为0时代表不关联,当值为2时表示关联。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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3、选择子午线类型,项目类型标识符为POTN,当值为0时,为莫尔-库伦势面,为默认值;当值为1时,为压缩子午线势面,当值为2时,为拉伸子午线势面。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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除上述项目外,还可以通过定义摩擦角、粘聚力、剪胀角、抗拉强度四个参数的应变软化函数来定义应变软化莫尔-库伦模型,类似FLAC3D软件中的软化莫尔库仑模型,项目类型标识符分别为FRICTION、TENSION、DILATATION 、TENSION。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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标准的MC模型输入格式如下:Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
/prep7Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
MP,EX,1,20.0E9Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
MP,NUXY,1,0.2Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
phi=30 ! 内摩擦角Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
c=8.7e6 ! 粘聚力Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
psi=15 ! 剪胀角Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
phir=20 ! 残余内摩擦角Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
cr=0.8*c ! 残余粘聚力Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
sigt=3e6 ! 抗拉强度Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
sigtr=0.8*sigt ! 残余抗拉强度Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TB,MC,1,,,BASE !定义基本参数Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TBDATA,1,phi,c,psi,phir,crLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TB,MC,1,,,RCUT !定义抗拉强度Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TBDATA,1,sigt,sigtrLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TB,MC,1,,,RSC !定义抗拉屈服与剪切屈服是否关联Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TBDATA,1,0Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
当然了,前文输入的材料格式是标准参数输入,在实际使用过程中,对于一般普通的岩土材料,我们计算时只输入内摩擦角和粘聚力即可,类似DP材料本构的输入了。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
下面为对比ANSYS中MC模型使用的有效性,以MidasNX作为对比软件,分析如下边坡在顶部荷载作用下的变形。材料弹性模量为35.6Mpa,泊松比为0.28,材料密度为1800kg/m^3,内摩擦角为24.5度,粘聚力为30Kpa,采用平面单元分析。Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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ANSYS 命令流如下:
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finishLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
/clearLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
/filname,SXLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
/prep7Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
et,1,plane182Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
keyopt,1,3,2 !平面应变Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
!================Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
!材料参数Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
mp,ex,1,35.60e6Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
mp,prxy,1,0.28Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
mp,dens,1,1800Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TB,MC,1,,,BASE !定义MC基本参数Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
TBDATA,1,24.5,30e3Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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k,1Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
k,2,30Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
k,3,30,15Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
k,4,20,15Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
k,5,10,10Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
k,6,0,10Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
A,1,2,3,4,5,6Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
esize,1Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
amesh,allLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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lsel,s,loc,y,15Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
sfl,all,pres,20e3Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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/soluLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
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plnsol,s,eqvLsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
模型截图如下:
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Midas NX材料参数输入如下:
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Midas 模型如下:
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结果对比:
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一、位移云图
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ANSYS位移云图
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Midas位移云图
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二、应力对比
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ANSYS应力云图Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
Midas应力云图Lsa七二检测-工程检测,教程,报告,记录,程序,考试,标准,招聘,求职等
三、对比结果说明
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从云图可见,ANSYS最大位移值为50.84mm,Midas最大位移值为 49.57mm,两者相差约2.56%;ANSYS最大应力值为164077Pa,Midas最大应力值为156099Pa,两者相差约5.11%,考虑网格不同等因素,可见在ANSYS中采用莫尔-库伦模型能达到工程精度。
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