有限元模拟边坡地基，Abaqus导入外部初始应力场

有限元模拟临坡地基

模型概况

基础形式：条形基础

基底摩擦条件：完全粗糙

作用在基础上的荷载：竖向荷载

模拟的目标

1、临坡地基初始应力状态

2、条形基础持力层在极限状态的位移场

3、地基极限承载力

模型的注意事项

1、基础简化为刚性基础。其位移方向不确定，需要在模型中包含基础

2、 该问题简化为平面应变问题，采用 CPE4 四节点平面应变单元

3、 基底“完全粗糙”，在模型中采用简化的方式实现：基底与地基共节点

4、 地基土体在弹性阶段采用线弹性本构模型，塑性阶段采用莫尔-库伦本构模型

5、 为确保基础持力层达到极限状态，在基础顶面中点施加足够大的竖向集中荷载

有限元模型

在加载分析步中，在基础顶面施加集中荷载 2000kN（等效为每延米2000kN）（见下图），以此确保地基达到破坏状态。

临坡基础持力层极限状态下的位移场、PEMAG云图

分析步时间与基底竖向位移的关系曲线

曲线在分析步时间为 0.74 时，发生明显转折，可以判断基础持力层达到极限破坏的状态。

对应的地基极限承载力为 0.74 × 2000 = 1480 kN/m。

临坡地基初始应力场设置

本例中，由于地基边坡的地表不是水平的，所以初始应力场不能采用“有限元模拟条形基础持力层，abaqus 地基初始应力场设置（二）”中的方法设置。

需要采用从外部导入的方法设置初始应力场（设置过程复杂，后面将会制作视频进行介绍）。以下只做简单介绍（如急需知道详细操作请留下邮箱，我会发送详细教程）。

1、在建模的最初阶段，把所有材料都按地基土设置，先不添加塑性部分的本构模型。计算临坡地基在自重作用下的应力分布，如下图所示。并将计算结果数据库文件做好备份，后面用于导入。

2、在模型中设置各种材料的参数，添加地基土的塑性本构模型。添加 Geostatic 分析步，然后分别修改“输出请求控制”、“荷载生效时间”，如下图。

3、从第 1 步备份的数据库文件导入初始应力场，如下图。

最后，检查应力分布云图、位移分布云图，确认初始应力场是否设置成功。本例中，设置成功后的位移分布云图如下。

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