岩土工程中的打桩过程模拟研究

注：

1）该文档在最后附上了完整建模inp文件，可直接导入abaqus运行查看完整计算结果，建议用abaqus command运行该inp文件；

2）所附模型为2维轴对称模型，模拟了打桩锤及实际锤击效果。

建立的模型：

模拟效果：

连续锤击下，对应打桩锤、桩顶部和桩内土塞表面的位移(仅为技术可实现的效果示意图)

计算说明：

在2D情况下实现3维的打桩锤击及贯入效果，2D模型模拟了真实的打桩锤，并模拟出同3D一样的打桩锤击效果，即锤-桩-土之间的相互作用在2D情况下被考虑，2D打桩锤会先自由落体运动，然后打击桩顶部并在作用力与反作用力的作用下自动实现锤的反弹;此外该模拟计算效率相较于3D模拟高很多，采用隐式求解器的收敛性更好；该模型具有较高的科研和工程实践价值

计算模型的处理技术：采用隐式求解器进行模拟；模型利用轴对称性建立2D模型；用Connector模拟锤与桩的锤击效果；刚桩，锤采用线弹性本构模拟；土与桩壁的摩擦通过库伦摩檫力定义实现；考虑土的Geostatic step；所有单元都采用轴对称单元（土和锤为4节点固体单元，桩为2节点壳单元）。

方法计算的机时耗费情况：该模拟在半小时内可模拟完成；相同精度下的3D模型需要1周左右的时间

结论：

该模型不仅可以用于科研研究桩的贯入过程和桩内土塞的形成机理，也具有极大的潜力用于商业应用，因为计算成本较低，半小时内可完成连续多下桩的锤击，更多锤击数并不影响模型收敛性。

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