مدل های رفتاری خاک در نرم افزار ABAQUS

نویسنده admin 1396/05/18 0 نظر مطالب,
مدل های رفتاری خاک در نرم افزار ABAQUS

مدل های رفتاری خاک در نرم افزار ABAQUS

 

در مقالات آموزشی گذشته به آموزش مقدماتی و آموزش نصب نرم افزار ABAQUS پرداخته شد و ذکر گردید که نرم افزار اباکوس از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در رشته مهندسی عمران می باشد که در مقطع کارشناسی ارشد در بسیاری از پایان نامه های کارشناسی ارشد , مقالات علمی و پژوهشی و پروژه های صنعتی کاربرد دارد که برای مطالعه آموزش نصب و آشنایی مقدماتی با نرم افزار ABAQUS می توانید با کلیک بر روی آموزش نصب و آشنایی به مقاله مورد نظر هدایت شوید .

در این مقاله آموزشی به 3 مدل مربوطه به مدل رفتاری خاک در نرم افزار ABAQUS پرداخته می شود .

 

1 - مدل موهر-کولمب :

 

طریقه استفاده از مدل پلاستیک موهر-کولمب :

 

 

  • برای مدل سازی مصالحی با معیار تسلیم موهر-کلمب کلاسیک استفاده می گردد .
  • به مصالح اجازه می دهد به صورت ایزوتروپیک سخت و نرم گردند .
  • در تنش نصف النهاری از یک پتانسیل جریان آرام و در تنش انحرافی از یک پتانسیل جریان بیضوی استفاده می کند .
  • می تواند برای مدل سازی  واکنش مصالح تحت بارگذاری یکنواخت در برنامه های  مهندسی ژئوتکنیک استفاده گردد .
  • فرض می گردد در الاستیسیته ماده ایزوتزوپیک بوده و رفتارش خطی است .
  • سطح تسلیم متشکل از 2 معیار مختلف می باشد ، معیار برشی که به سطح موهر کلمب معروف است و یک معیار تنش اختیاری
  • در معیار موهر-کولمب فرض می گردد تسلیم زمانی اتفاق می افتد که تنش برشی در هر نقطه در مصالح به مقداری برسد که به به صورت خطی به تنش نرمال در همان صفحه وابسته است .
  • مدل موهر کلمب بر اساس رسم دایره های موهر برای حالت تنش در تسلیم در صفحه ماکزیمم و مینیمم تنش های اصلی می باشد .
  • خط تسلیم بهترین خطی است که بر این دایره ها مماس گردد .

 

 

برای  وارد کردن سطح تسلیم موهر کولمب و سخت شوندگی چسبندگی در نرم افزار آباکوس cae از روند زیر استفاده می کنیم :

 

Property module : material editor: Mechanical→Plasticity→Mohr

Coulomb Plasticity

Property module : material editor : MechanicalPlasticityMohr Coulomb Plasticity : Cohesion

 

 

برای انتخاب سخت شوندگی و نرم شوندگی برای سطح رانکین در نرم افزار ABAQUS cae  از روند زیر استفاده می کنیم .

 

 

Property module: material editor

Mechanical→Plasticity→MohrCoulomb Plasticity: toggle on Specify tension cutoff; Tension Cutoff

 

  • پتانسیل جریان ، G، برای سطح تسلیم موهر کلمب در تنش نصف النهاری به صورت یک تابع هایپربولیک و در تنش انحرافی به صورت یک تابع بیضوی انتخاب می گردد .

 E خروج از مرکزیت نصف النهاری

e  خروج از مرکزیت انحرافی

در نرم افزار آباکوس خروج از مرکزیت نصف النهاری برابر 0.1 در نظر گرفته می شود و خروج از مرکزیت انحرافی به صورت زیر است :

برای محاسبه e  در نرم افزار ABAQUS به صورت  default :

 

Property module:material editor: Mechanical→Plasticity→Mohr Coulomb

Plasticity: Plasticity: Deviatoric eccentricity: Calculated default

 

 

برای محاسبه e  در نرم افزار آباکوس به صورت مشخص :

 

Property module: material editor: Mechanical→Plasticity→Mohr Coulomb Plasticity: Plasticity: Deviatoric eccentricity: Specify: e

 

 

 

اگر جریان پلاستیک غیر شرکت کننده باشد برای استفاده از موهر کلمب باید ماترسی ذخیره سازی بصورت  unsymmetric  تعیین گردد .

  در قسمت use temperature – dependent data که می توانیم مدل را وابسته به دما کنیم ، می توان ازاین گزینه برای پیدا کردن گسیختگی خاک از روش phi-c reduction نیز استفاده کرد .

 

 

 

 

مدل دراکر پراگر Druker Prager

 

سطح تسليم معيارهاي موهر كولمب و دراكر پراكر


الف) در فضاي تنش هاي اصلي   ب) در صفحه اكتاهدرال

 

 

 

 

دراگر پراگر در نرم افزار آباکوس

 

  • برای مدل سازی مصالح اصطکاکی که عمدتا دانه ای باشند مانند ماسه و سنگ و مصالحی که مقاومت آنها به فشار وابسته است ( مصالحی که وقتی فشار زیاد می شود مقاومتشان زیاد می گردد) مناسب است .
  • برای مصالحی که نقطه تسلیم فشاری از  نقطه تسلیم کششی بیشتر باشد .
  • به مصالح اجازه می دهد که بصورت ایزوتروپیک سخت و نرم شوند .
  • عمدتا اجازه می دهد تغییرات حجم به صورت غیر الاستیک رفتار کند .
  • اگر مصالح تغییر شکل غیر الاستیک طولانی داشته باشند می توانند شامل خزش باشند .
  • می توان تعریف کرد که به نرخ کرنش حساس باشند .
  • می توانند برای توصیف پاسخ هیدرودینامیکی مصالح در نرم افزار آباکوس Explicit در عطف با معادلات مدل حدی باشند .
  • می توان در عطف با مدل هایی که خرابی پیش رونده دارند بکار روند تا بتواند شروع معیار خرابی ، روند و قوانین گسترش خرابی و مشاهده کاهش سختی پیش رونده را بدست آورد .
  • همچنین برای مدل سازی پاسخ مصالحی با بارگذاری کاملا یکنواخت مناسب است .

 

معیار تسلیم :

معیار تسلیم برای این کلاس از مدل بر اساس شکل سطح تسلیم در صفحه نصف النهاری می باشد .

سطح تسلیم می تواند خطی ، هایپربولیک و نمایی باشد .

 

Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDruckerPrager: Shear criterion: Hyperbolic

Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDruckerPrager: Shear criterion: Exponent Form

Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDruckerPrager: Shear criterion: Linear

 

 

 

 

 

 

برای تنظیمات نرخ کرنش 3 روش زیر موجود است :

Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDrucker

Prager: SuboptionsDrucker Prager Hardening; SuboptionsRateDependent: Hardening: Power Law

Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDrucker

Prager: SuboptionsDrucker Prager Hardening; SuboptionsRateDependent: Hardening: Yield Ratio

Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDrucker

Prager: SuboptionsDrucker Prager Hardening; SuboptionsRateDependent: Hardening: Johnson-Cook

Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDrucker

Prager: Shear criterion: Exponent Form, toggle on Use SuboptionTriaxial Test Data, and select SuboptionsTriaxial Test Data

 

 

 

برای تنظیمات خزش 4 روش موجود است :

 

1)Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDruckerPrager: SuboptionsDrucker Prager Creep: Law: User

2)Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDruckerPrager: SuboptionsDrucker Prager Creep: Law: Time

3)Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDruckerPrager: SuboptionsDrucker Prager Creep: Law: Strain

4)Abaqus/CAE Usage: Property module: material editor: MechanicalPlasticityDruckerPrager: SuboptionsDrucker Prager Creep: Law: SinghM

 

 

 

برای مشخص کردن شروع کرنش پلاستیک معادل به صورت مستقیم از زیر استفاده می کنیم :

 

Load module: Create Predefined Field: Step: Initial, choose Mechanical

for the Category and Hardening for the Types for Selected Step

Use the following options in Abaqus/Standard to specify the initial equivalent

plastic strain in user subroutine HARDINI:

Load module: Create Predefined Field: Step: Initial, choose

Mechanical for the Category and Hardening for the Types forSelected Step; Definition: User-defined

 

3 - مدل دراکر پراگر اصلاح شده یا کپ مدل :

 

  • برای مدل سازی مصالح چسبنده و مصالحی که تسلیم آنها به فشار بستگی دارد مناسب است.
  • یک مکانیزم سختی غیر الاستیک ایجاد می کند برای محاسبه فشردگی پلاستیک و به اتساع زمانی که مصالح تحت برش تسلیم می شوند کمک می کند.
  • می تواند خزش را در مصالحی که تغییر شکل طولانی مدت دارند هنگام گسیختگی برشی و همچنین خزش تحت تحکیم در منطقه کپ را در آباکوس استاندارد محاسبه کند.
  • یک پساخ منطقی به تنش های بزرگ در منطقه کپ می دهد اگرچه در سطح تسلیم پاسخ فقط در بارگذاری یکنواخت معقول می باشد.
  • این مدل می تواند برای مدل های زیر استفاده گردد :

 

plane strain, generalized planestrain, axisymmetric, and three-dimensional solid (continuum) elements

 

این مدل نمی تواند برای مدل های زیر استفاده گردد .

plane stress, shell, and membrane elements

 

 

 

این مدل 2 نوع خزش را در بر می گیرد:

خزش چسبندگی

خزش تحکیمی

 

 

 

 

 

در این مقاله آموزشی به یکی از قابلیت های نرم افزار ABAQUS پرداخته شد تا دانشجویان کارشناسی ارشد و علاقه مندان به رشته مهندسی عمران بتوانند با یادگیری و آشنایی با آن به ارایه مقالات علمی و پژوهشی , پایان نامه های کارشناسی ارشد بپردازند .

نرم افزار ABAQUS نرم افزاری بسیار قدرتمند برای تحلیل و آنالیز اعضا و المان‌های مهندسی در رشته‌های عمران ، مکانیک ، هوافضا و ... بر پایه محاسبات المان محدود (FEM) می‌باشد که برای آشنایی بشیتر می توانید بر روی نرم افزار ABAQUS کلیک نمایید تا به مقاله مورد نظر هدایت شوید .

برای مطالعه بیشتر می توانید مقاله های زیر را مطالعه نمایید .

آشنایی با نرم افزار Autodyn

آشنایی با نرم افزار Matlab و راهنمای نصب نرم افزار Matlab

کاربرد ارتعاشات آزاد

آشنایی با نانوکامپوزیت ها

 

افزودن نظر