技术连载丨岩土微技术259- 如何在MIDAS中模拟不排水的特性?

文摘   2024-11-09 20:31   辽宁  

MIDAS中,材料特性中拥有三个不排水特性,默认选择的是排水特性,选择下方不排水特性时,对应的刚度与强度参数类型在括号内已注明。

66 材料排水与不排水特性

我们知道,材料不排水时,会产生超孔隙水压力,其p-q线也和排水实验材料不一样,这一点可以在土力学课本中有对应描述。在有限元模拟中,怎么模拟出不排水的特性呢?

67 qf-p’f-ef唯一性关系验证

以最简单的摩尔库伦本构为例子,选择其排水参数为“不排水(有效刚度/有效强度)”,模拟三轴不排水实验,在MIDAS中建立一个尺寸为1×1的单元的轴对称模型,初始阶段设置水位在模型顶部,并为了模拟三轴试验的围压,给出100Kpa压力在模型上部与右侧,后续为了模拟偏应力,可以采用应力加载或者应变加载,本次采用应变加载。

68 本构参数选项

69 施工阶段

假定这个模型是为了模拟固结不排水CU”试验,那么在初始固结的施工阶段排水条件良好,为了模拟不排水行为,还需要在后续不排水加载施工阶段的分析控制中勾选允许不排水材料

70 分析控制

在结果查看中,为了查看偏应力与应变的曲线,可以直接提取S-max shear-步骤结果,这里的max shear实际为“(σ1-σ3)/2,对应于莫尔圆中的半径,应变加载的强制位移为100mm,分成40步加载,实际每一步的应变为0.0025,用MIDAS直接生成曲线。

71 不排水试验曲线

前述说过,在不排水剪切试验中会产生超孔隙水压力,直接提取Excess pore pressure与应变的曲线绘图如下。对应于土力学课本中中密砂土的孔隙水压力曲线。

72 不排水剪切的应力-应变-孔压关系曲线

但是每一个本构或者模型都去单独建立模型会有较大工作量,MIDAS的土工试验助手可以直接模拟出这些结果。选择好对应的加载形式,加载方法,加载本构以后,瞬间就得到计算结果。比如上述提取的偏应力应变曲线,孔隙水压力-应变曲线,也可以直接查看其他曲线,比如摩尔应力圆曲线,p-q线等。

73 土工试验模拟

所以利用土工试验助手可以看目前输入的参数在不同围压,或者不同参数的情况下的力学效应是什么样子,比如我选择围压分别为100kPa-200kPa-300kPa下的体积应变与竖向应变的曲线,对应于土力学课本中下半段的曲线。

74 不同参数力学效应


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