Abaqus在土壤热硬化分析中的应用实践

一、问题描述

此问题为太沙基固结问题考虑温度的热固结问题,具体问题描述内容此处不做讨论。本问题做以下假设:

土是均质、各向同性且饱和的

土粒和孔隙水是不可压缩的,土的压缩完全由孔隙体积的减小引起

土体压缩和固结仅在竖直方向发生

孔隙水的渗透流动符合达西定律

在整个固结过程中,土的渗透系数、压缩系数等均设为常数

土体表面作用着连续均布载荷,并且是一次施加的

基于abaqus的土壤热硬化分析的图1

图1模型示意图




二、模型材料

*Material, name=Soil(固体材料)

*Elastic

6000., 0.4

*Permeability, specific=1

4.0e-06

*Conductivity

0.2

*Density

1.0

*specific heat

40.0

*Density, Pore fluid

1.0

*Expansion

0.3e-06

**pore fluid properties(流体材料,自行修改inp文件或keyword)

*specific heat, pore fluid

40.0

*conductivity, pore fluid

0.2

*expansion, pore fluid

0.3e-06




三、建模过程

1、建立部件(3D可变形体)

基于abaqus的土壤热硬化分析的图2

图2模型尺寸



2、网格划分(C3D8PT)

选用六面体结构网格对模型进行网格划分,网格尺寸可自行进行定义,划分结果如图所示:

基于abaqus的土壤热硬化分析的图3

图3 网格划分结果



选用温度-孔隙压力耦合单元(C3D8PT)

基于abaqus的土壤热硬化分析的图4

图4网格划分结果



3、分析步设置(soil)

基于abaqus的土壤热硬化分析的图5

图5 分析步设置



4、边界条件及载荷

对模型施加以下边界条件及载荷:

上表面:载荷(pressure):1,温度边界:50;孔隙压力边界:0

侧表面:约束位移

下表面:完全固定

基于abaqus的土壤热硬化分析的图6

图6边界条件



四、计算结果

模型初始条件如下:(可再CAE界面设置也可在INP文件中进行修改)

*Initial Conditions, type=RATIO

nall, 0.2987

*Initial Conditions, type=pore pressure

nall, 0.0

*Initial conditions, type=temperature

nall, 0.0



四、计算结果

基于abaqus的土壤热硬化分析的图7

图7沿纵向归一化温度及压力

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