ANSYS中考虑初始应力的方法

ANSYS中考虑初始应力的方法

 0、不能使用荷载步方法，因为荷载步方法有如下限制：

LSWRITE, LSNUM

Writes load and load step option data to a file.

LSWRITE does not capture changes made to real constants (R) or material properties (MP). Solid model loads will not be saved if the model is not meshed. Solid model loads, if any, are transferred to the finite element model. 

 LSWRITE不能识别荷载步之间实常数或材料特性参数的变化，若没有对实体模型进行网格划分，其上的荷载不能保存。实体模型荷载将被转换为作用在有限元模型上。

LSWRITE does not support the following commands: DJ, FJ, GSBDATA, and GSGDATA. These commands will not be written to the load step file.

LSWRITE cannot be used with the birth-death option.荷载步不支持单元生死选项

LSWRITE does not apply to FLOTRAN.

 一、使用写入初始应力ISWRITE、导入初始应力ISFILE、重启动RESTART功能

   同时使用上述三个功能，可考虑自重荷载与地基外加荷载的异步性，即在地基外加荷载施加之前，土体已经在自重荷载作用下产生了自重应力；同时自重应力也不会产生竖向位移。

    ISWRITE与ISFILE

 注意：

1、The initial stress import capability is supported by the following element types: PLANE2, PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92, SOLID95, LINK180, SHELL181, PLANE182, PLANE183, SOLID185, SOLID186, SOLID187, SOLSH190, BEAM188, BEAM189, SHELL208, and SHELL209.

2、 ISFILE：This command operates only on the currently selected set of elements.

3、ISWRITE is available only in the solution phase.

具体实例参考：

1、工程概况

  一个岩土工程中常用的土层，简化为平面模型，土层除了承受重力荷载作用，在地表处作用向下的均布荷载（堆载）。在计算土层竖向位移时，应考虑初始地应力，即在地表处刚开始作用向下的均布荷载时，此时，土体已有自重应力（此时位移为零）。

 http://wenku.baidu.com/view/8f02040fbb68a98270fefa01.html

2、ANSYS中初应力场的获得和施加方式

   1）初应力场的获得。建立土层模型， /filename,try01,1，在模型中仅施加重力荷载，使用ISWRITE命令生成初始地应力文件；求解。

finish    
/filename,try01,1
/prep7
et,1,42
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
blc4,,,1,2
esize,0.1
amesh,all
/solu
nsel,s,loc,y,0
d,all,uy,0       !d 是为节点位移进行约束
nsel,s,loc,x,0
nsel,a,loc,x,1
d,all,ux,0
allsel
acel,,10,

ISWRITE,1    ！Writes load and load step option data to a file.

solve  
/POST1  
PLNSOL, U,Y, 0,1.0   
PLNSOL, S,Y, 0,1.0

 土体在自重作用下产生的竖向位移及竖向应力如下图所示。

   2）初应力场的施加。

    新建模型try02， /filename,try02,1，除了删除重力荷载，其他同模型try01，导入try01生成的初应力文件，求解。

finish    
/filename,try02,1
/prep7
et,1,42
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
blc4,,,1,2
esize,0.1
amesh,all
/solu
nsel,s,loc,y,0
d,all,uy,0       !d 是为节点位移进行约束
nsel,s,loc,x,0
nsel,a,loc,x,1
d,all,ux,0
allsel
       

isfile,read,try01,ist,,2  !读取初始地应力，2为Element specific locations。For this option, you

    ！must specify a location flag with each element stress record in the initial stress file

solve  
/POST1  
PLNSOL, U,Y, 0,1.0   
PLNSOL, S,Y, 0,1.0

土体在初始地应力作用下产生的竖向位移及竖向应力如下图所示。

   模型 try01产生的单元初始应力为：

LIST ALL INITIAL STRESS RECORDS.
 ELEMENT      1  Number of Integration points =       4  Location =  1
INITIAL STRESS RECORDS
          SX         SY         SZ         SXY         SYZ        SXZ
      -0.4563E+05 -0.1521E+06  0.000     0.1025E-10  0.000      0.000   
      -0.4563E+05 -0.1521E+06  0.000     0.1011E-10  0.000      0.000   
      -0.4563E+05 -0.1521E+06  0.000     0.8073E-11  0.000      0.000   
      -0.4563E+05 -0.1521E+06  0.000     0.8216E-11  0.000      0.000   

模型 try02在初始地应力作用下产生的单元应力为：

THE FOLLOWING X,Y,Z VALUES ARE IN GLOBAL COORDINATES                         
 ELEMENT=      1       PLANE42
   NODE   SX         SY         SZ         SXY        SYZ        SXZ    
      1 -0.24063E-09-0.60728E-09 0.0000   -0.73027E-11 0.0000     0.0000   
      3 -0.22803E-09-0.62573E-09 0.0000   -0.19865E-11 0.0000     0.0000   
     61 -0.34145E-09-0.55687E-09 0.0000   -0.89865E-11 0.0000     0.0000   
     60 -0.35405E-09-0.62573E-09 0.0000    0.40227E-11 0.0000     0.0000  

由上面四张图片及应力列表可知：

 1）土体在初始地应力作用下，将产生向上膨胀的竖向位移。

 2）土体在初始地应力作用下，不产生竖向应力，也不产生水平应力。说明ANSYS的初始地应力导入功能能保证土体应力自平衡；

 3）利用上述两点，可推导出，当模型同时在自重荷载和初始地应力作用下，将不会产生竖向位移，但会产生真实的土体应力。此结论可通过下面的模型try03证明。

3）同时施加自重荷载和初应力场。

新建模型try03. 

finish    
/filename,try03,1
/prep7
et,1,42
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
blc4,,,1,2
esize,0.1
amesh,all
/solu
nsel,s,loc,y,0
d,all,uy,0       !d 是为节点位移进行约束
nsel,s,loc,x,0
nsel,a,loc,x,1
d,all,ux,0
allsel
       

acel,,10, !施加自重荷载

isfile,read,try01,ist,,2  !读取初始地应力，2为Element specific locations。For this option, you

    ！must specify a location flag with each element stress record in the initial stress file

isfile,list

solve  
/POST1  
PLNSOL, U,Y, 0,1.0   
PLNSOL, S,Y, 0,1.0

土体在自重荷载和初始地应力作用下产生的竖向位移及竖向应力如下图所示。

模型 try03在自重荷载和初始地应力作用下产生的单元应力为：

ELEMENT=      1       PLANE42
   NODE   SX         SY         SZ         SXY        SYZ        SXZ    
      1 -45630.   -0.15210E+06 0.0000    0.10259E-10 0.0000     0.0000   
      3 -45630.   -0.15210E+06 0.0000    0.10012E-10 0.0000     0.0000   
     61 -45630.   -0.15210E+06 0.0000    0.64851E-11 0.0000     0.0000   
     60 -45630.   -0.15210E+06 0.0000    0.67322E-11 0.0000     0.0000   
 
       

 唯一的疑惑是，ANSYS在显示竖向位移云图时，位移数值明明为0，但变形图则显示不为0，如下图所示，不知为什么？

二、扩底桩抗拔承载力的分析.caj论文中P27 3.5.3 初始地应力的模拟 

其他实例可参考：

http://www.fealab.com/mod_article-article_content-article_id-1378.html分享：