CablePull---锚索拉拔试验校准工具 (Cable Bolt Pullout Calibration)

文摘   科技   2025-01-19 09:20   内蒙古  
1. 引言 
Itasca软件最近增加了一个新的锚索拉拔试验校准工具 (Cable Bolt Pullout Calibration)---CablePull,这个工具内置在FLAC2D, FLAC3D和3DEC中,用于校准锚索材料的属性,在简化条件下快速近似模拟锚索的行为。通过一个包含单个锚索的单块单元模型进行拉拔测试,并针对给定的一组参数生成力-位移曲线,这些力-位移曲线可以与实验室试验进行对比,从而校准材料属性。拉拔试验初始线性区域由锚索的杨氏模量、锚索截面积和灌浆刚度控制。显然,较大的模量、截面积或刚度会使力-位移曲线的这一部分更加陡峭。
右侧绘图1: 锚索受力与位移关系

CablePull工具通过隐式方式求解锚索结构单元公式,假设单元具有无限刚度,针对给定的锚索位移,找到静态解。该工具由两部分组成:左侧的一组滑块和右侧的绘图窗口,移动左侧滑块会更新右侧的绘图。

左侧滑块(粘结刚度和强度)
右侧绘图2: 沿着锚索长度的应变 


2. 校准过程 

在进行校准之前,应选择结构单元节点间距和节点数量,节点间距应小于研究岩体的特征尺寸。默认的节点间距是0.1m,节点数量是10个。

模型设置与图形可视化设置

屈服前的非线性偏离由灌浆强度控制。当灌浆开始从接合处向单元内破坏时,系统的模量会下降。降低灌浆强度会导致更大的非线性偏离。如果灌浆强度降低过多,可能会在屈服之前发生拔出。锚索的屈服强度输入直接控制锚索单元能够承受的最大力,锚索断裂应变参数直接控制断裂发生时的位移。部分参数会影响力-位移曲线的多个特性,这可能会使找到完全匹配的结果变得困难。在校准锚索材料属性时,保守的方法是选择较高的刚度、较低的强度和较短的断裂位移。

沿着锚索/灌浆上的力与长度

3. 参数输出 

一旦校准了模型参数,便可以输出命令参数。应当指出的是CablePull最初是在3DEC中发展出来的,其输出命令为sel hybrid property,其参数值包括:

(1) cross-sectional-area

(2) young

(3) grout-stiffness

(4) grout-cohesion

(5) dowel-stiffness

(6) rupture-tension-strain

(7) dowel-yield

(8) yield-tension 

(9) dowel-strainlimit

Cable参数 

不过,在最新的版本中,使用structure cable property代替了sel hybrid property命令。事实上,自从9.0开始,便已经删除了sel hybrid命令。

4. 结束语 

CablePull是一个内置在FLAC2D, FLAC3D和3DEC中的锚索拉拔试验校准工具 (Cable Bolt Pullout Calibration),目前,这个工具从命令输出、用户界面以及文档等方面还不太成熟,需要进行持续不断的改进。不过,它确实提供了一种新的手段来校准和输入锚索参数。

结构元的单位一致性

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