[转载]Abaqus/CAE中定义与深度相关的载荷，水压力，土压力等施加

2019-12-25 13:38阅读：

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原文地址：Abaqus/CAE中定义与深度相关的载荷，水压力，土压力等施加

原文作者：wyhbox

在使用有限元分析时，有时候会遇到与深度相关的载荷，如：静水压力、地应力等。Abaqus/CAE提供了直接定义这两种载荷的方式，下面通过简单的例子介绍如何操作以及使用中应该注意到问题。

静水压力载荷的定义

假设高100M的压力容器，需在其内部定义静水压力，如下图1：

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图1 高100M的压力容器内部施加静水压力
静水压力在

Pressure下定义，分布形式选择Hydrostatic。根据压力的计算公式：p=ρgh，得知最深出的水压为980000Pa。还需要定义零水位高度坐标值（Zero pressure height）和水位最深高度坐标值（Reference pressure height），这里分别输入100和0。如下图2所示。

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图2 静水压力的施加
进行简单的计算后，发现压力云图如下，静水压力分布和预期的完全不一样。

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图3 静水压力云图
问题出在什么地方呢？这是因为Abaqus默认深度在Z轴方向上，而我们在建模时，将深度方向放在了Y轴方向，如图1。
将深度方向放在Z轴方向上后重新计算，得到的静水压力分布如下：

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图4 深度方向放在Z轴（左）以及静水压力云图（右）
注意到筒底的静水压力接近于980000Pa，筒顶的静水压力也不是0Pa。这是因为云图中的数值来源于单元的积分点，而不是节点。
静水压力也能用于2D模型，只是需要注意到是，此时，深度方向在Y轴方向。

地应力的施加

Abaqus/CAE中施加地应力时，需要在预定义场中定义，如下图5所示，载荷类型为Geostatic。

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图5 地应力的施加
需要定义的参数：第一点的深度坐标值与对应的垂直应力；第二点的深度坐标值与对应的垂直应力；两方向的侧向土压力系数。
同样，深度方向必须放在Y轴方向，深度h处的垂直压力为ρgh，侧向应力则必须乘以土压力系数。需要注意的是，Abaqus/CAE中地应力只能用于实体单元。

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