[PPT]土體本構(gòu)模型的MARC實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用—教學(xué)_ppt

1、土體本構(gòu)模型的MARC實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用Implementing Soil Models to MARC and Applications巖土工程研究所系列學(xué)術(shù)活動(dòng)之土工數(shù)值計(jì)算專題報(bào)告提綱MARC簡(jiǎn)介本構(gòu)模型模塊在計(jì)算程序中的任務(wù)一個(gè)土體動(dòng)本構(gòu)模型的MARC實(shí)現(xiàn)應(yīng)用MARC做水平地基動(dòng)力反應(yīng)分析應(yīng)用MARC做土石壩動(dòng)力反應(yīng)分析MARC簡(jiǎn)介特點(diǎn)：基于直接約束法的接觸問題求解。開放式的二次開發(fā)平臺(tái)（幾何建模、網(wǎng)格劃分 、邊界定義、材料特性、分析求解、結(jié)果輸出）非線性有限元分析軟件。（1965開發(fā)，1972第一版，后被MSC. SoftWare收購）MARC在土工方面的功能動(dòng)力固結(jié)理論可以進(jìn)行固結(jié)分析，滲

2、流分析，應(yīng)力分析（可以指定孔隙壓力場(chǎng)）。現(xiàn)在還不支持動(dòng)力固結(jié)分析.MARC在土工方面的功能修正劍橋模型Soil Analysis of an Embankment示例的計(jì)算模型Soil Analysis of an Embankment豎向應(yīng)力分布Soil Analysis of an Embankment孔隙比e的分布Soil Analysis of an Embankment孔隙水壓力分布報(bào)告提綱MARC簡(jiǎn)介本構(gòu)模型模塊在計(jì)算程序中的任務(wù)一個(gè)土體動(dòng)本構(gòu)模型的MARC實(shí)現(xiàn)應(yīng)用MARC做水平地基動(dòng)力反應(yīng)分析應(yīng)用MARC做土石壩靜動(dòng)力分析變形分析的基本問題抗力（內(nèi)力）外力找到一組滿足內(nèi)外力平衡的

3、變形狀態(tài)內(nèi)力和位移的關(guān)系 本構(gòu)模型怎么找到一組合適的位移通過線性化得到一組線性方程組，迭代求解。本構(gòu)模型的任務(wù)提供一個(gè)迭代用的矩陣(切線or割線彈塑性矩陣、彈性矩陣、或者是對(duì)角元)對(duì)于給定的應(yīng)變狀態(tài)確定出應(yīng)力狀態(tài)報(bào)告提綱MARC簡(jiǎn)介本構(gòu)模型模塊在計(jì)算程序中的任務(wù)一個(gè)土體動(dòng)本構(gòu)模型的MARC實(shí)現(xiàn)應(yīng)用MARC做水平地基動(dòng)力反應(yīng)分析應(yīng)用MARC做土石壩靜動(dòng)力分析MARC本構(gòu)模型添加模塊材料各向異性行為彈塑性理論：屈服等效應(yīng)力，硬化規(guī)律，流動(dòng)法則。子程序：hypela 和 hypela2Hypela子程序說明subroutine hypela (d, g, e, de, s, temp, dtemp,

4、 ngens, n, nn, kc, mats, ndi, nshear)dstress strain law to be formed by usergchange in stress due to temperature effectsetotal straindeincrement of strainSstress - should be updated by usertempstate variablesngenssize of stress - strain lawnelement numbernnintegration point numbermatsmaterial i.d.已經(jīng)

5、添加的土體模型DuncanChang 模型 (2001年)沈珠江雙屈服面模型 (2001年)邊界面動(dòng)本構(gòu)模型 （2003年） 已經(jīng)應(yīng)用于天生橋面板堆石壩的反饋分析及面板脫空分析。（張丙印等，2002）邊界面動(dòng)本構(gòu)模型通過邊界面映射來確定加載方向、塑性模量和流動(dòng)方向。模型的基本架構(gòu)彈性應(yīng)變模型的基本架構(gòu)塑性剪應(yīng)變邊界面：硬化規(guī)律：塑性模量：模型的基本架構(gòu)剪脹方程（塑性體應(yīng)變）狀態(tài)和歷史變量邊界面應(yīng)力比前期彈性模量K和G前期的塑性模量Hp加載方向流動(dòng)方向應(yīng)力轉(zhuǎn)折點(diǎn)State VariableHypela 程序流程初始化判斷剛度集成or求應(yīng)力建立迭代矩陣(彈性矩陣or彈塑性矩陣)根據(jù)應(yīng)變?cè)隽壳髴?yīng)力（

6、Stress_Recovery）返回Marc控制收斂性控制應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀Stress_recovery 流程彈性模量預(yù)測(cè)應(yīng)力增量修正應(yīng)力以滿足屈服準(zhǔn)則儲(chǔ)存歷史變量返回調(diào)用程序hypela計(jì)算邊界面投影和加載方向判斷是否應(yīng)力轉(zhuǎn)折計(jì)算各種投影距離求塑性模量、剪脹、流動(dòng)方向建立彈塑性矩陣預(yù)測(cè)應(yīng)力增量轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)力為當(dāng)前應(yīng)力塑性模量取大值用彈性矩陣預(yù)測(cè)應(yīng)力增量程序的使用設(shè)置初始應(yīng)力和相應(yīng)初始應(yīng)力的邊界條件。狀態(tài)變量的設(shè)置迭代條件和求解器的選擇迭代方法剛度矩陣存儲(chǔ)方式解線性方程組的方法程序的驗(yàn)證三軸壓縮三軸應(yīng)力狀態(tài)程序的驗(yàn)證三軸壓縮軸向應(yīng)力應(yīng)變曲線程序的驗(yàn)證三軸壓縮剪應(yīng)力體變曲線程序的驗(yàn)證單剪單剪應(yīng)力狀態(tài)

7、程序的驗(yàn)證不排水單剪程序的驗(yàn)證排水單剪程序驗(yàn)證（迭代方法）彈性矩陣（對(duì)稱，半帶寬存儲(chǔ)，迭代次數(shù)多，每次時(shí)間少，用Modified NR迭代）彈塑性矩陣（非對(duì)稱，全帶寬存儲(chǔ)，迭代次數(shù)少，每次時(shí)間長(zhǎng)）彈塑性矩陣的一半程序驗(yàn)證（迭代方法） 動(dòng)力計(jì)算時(shí)，迭代方法不一樣，剛度阻尼可能不一樣。報(bào)告提綱MARC簡(jiǎn)介本構(gòu)模型模塊在計(jì)算程序中的任務(wù)一個(gè)土體動(dòng)本構(gòu)模型的MARC實(shí)現(xiàn)應(yīng)用MARC做水平地基動(dòng)力反應(yīng)分析應(yīng)用MARC做土石壩靜動(dòng)力分析水平地基動(dòng)力反應(yīng)分析等效線性的動(dòng)力反應(yīng)粘彈性模型的應(yīng)力應(yīng)變曲線將土體視為粘彈性材料。通過等效彈性模量和等效阻尼比隨剪應(yīng)變變化來反映非線性。計(jì)算中需迭代得到一個(gè)與應(yīng)變協(xié)調(diào)的體系。模型的模量衰減曲線雙曲線模量衰減關(guān)系模型的阻尼特性計(jì)算模型及模量和阻尼曲線基巖土層MARC計(jì)算模型為了保證只產(chǎn)生水平剪切，應(yīng)該讓同一高程的所有結(jié)點(diǎn)享有用一自由度。通過Link實(shí)現(xiàn)。輸入地震波Loma Prietia earthquake地面加速度反應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)報(bào)告提綱MARC簡(jiǎn)介本構(gòu)模型模塊在計(jì)算程序中的任務(wù)一個(gè)土體動(dòng)本構(gòu)模型的MARC實(shí)現(xiàn)應(yīng)用MARC做水平地基動(dòng)力反應(yīng)