ABAQUS中实现地应力平衡的几种方法
一、地应力
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为什么要施加地应力？
我们所建立的几何模型是和现存实际地质体相同的，但问题是在施加重力的过程中，这个模型必然会发生垂向变形，这样的模拟结果显然不是我们想要的。
我们想像的是，实际地质体应是由一个更大一点的不受重力的初始模型在N年前受到重力和类似目前边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小。N年前的初始模型的尺寸大小我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，如果变形后形状和现在地质体尺寸一致，其内力就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了。
获得地质体的真实内力是很难的。有论文采取的办法是，用所建立的几何模型施加重力和边界条件进行计算，得到稳态加载条件下的模型中的背景应力场，然后分析了模型进入稳态加载状态后的模拟结果。但这样问题在于，这样做的话模型不是已经发生变形了吗？感觉应该将稳态加载状态中的地应力提取出来，并重新将其施加于现状边坡的模型中，再施加重力、边界条件进行计算。这样模型的垂向变形会得到有效的控制。 -
地应力场的方向问题
既然重力是向下，为与重力平衡，那应力场的方向是不是向上呢？
内力是没有向上、向下或者向其它方向的概念的，内力只有拉力或压力或剪力之分， 其方向也按是拉是压是顺时针或逆时针而分。内力往往都是成对出现，如地应力场中的应力以压应力为主，取一个微元，则压应力同时出现在向下和向上，因此不能说地应力就是向上，与重力反向。
三、ABAQUS中操作方法
1. 施加重力计算，提取出单元上的应力状态
- 在模型中施加重力，进行静力学计算，得到odb文件，或者导出相应的应力数据。
- 在inp文件中的STEP数据块中使用
*EL PRINT关键词，将单元的应力分析结果输出到DAT文件中，如下：
*EL PRINT
S,
- 在DAT数据文件中，数据格式大概是这样的:
ELEMENT TFOOT-NOTE S11 S22 S33 S12 S13 S23
3355 1 -1.6785E+06 -1.6802E+06 -1.8978E+06 -936.3 -2290. -3091.
3356 1 -1.6337E+06 -1.6302E+06 -1.8339E+06 2509. -1.0355E+04 -3877.
3357 1 -1.6351E+06 -1.6389E+06 -1.8387E+06 2204. 2263. 8741.
- 将其中1所在的列，即TFOOT-NOTE去掉；
- 如果前处理用的ABAQUS，此时要在每个单元号前面加上其instance.，单元名称为instance名称.序号，另存为一个CSV文件。不同的instance和part要按其所在的单元从小到大编号，而不是按全部的单元编号。例如：
instance-1.3355 -1.6785E+06 -1.6802E+06 -1.8978E+06 -936.3 -2290. -3091.
instance-1.3356 -1.6337E+06 -1.6302E+06 -1.8339E+06 2509. -1.0355E+04 -3877.
instance-1.3357 -1.6351E+06 -1.6389E+06 -1.8387E+06 2204. 2263. 8741.
instance-2.1234 -1.6785E+06 -1.6802E+06 -1.8978E+06 -936.3 -2290. -3091.
instance-2.1235 -1.6337E+06 -1.6302E+06 -1.8339E+06 2509. -1.0355E+04 -3877.
instance-2.1236 -1.6351E+06 -1.6389E+06 -1.8387E+06 2204. 2263. 8741.
- 但大多时候，前处理都不用ABAQUS。比如我用的Hypermesh，这些前处理软件导出的inp是没有instance、part、assembly等关键字的，而是直接定义单元、节点。此时，DAT文件直接将上述信息的TFOOF-NODE删掉就可以了，存储为csv格式，数据如下：
3355 -1.6785E+06 -1.6802E+06 -1.8978E+06 -936.3 -2290. -3091.
3356 -1.6337E+06 -1.6302E+06 -1.8339E+06 2509. -1.0355E+04 -3877.
3357 -1.6351E+06 -1.6389E+06 -1.8387E+06 2204. 2263. 8741.
2. 施加初始应力重新计算
施加初始应力场有这么几种方法，但都是在inp文件中BOUNDARY CONDITIONS之后STEP之前加上INITIAL CONDITIONS。
（1）直接指定上一步计算时ODB文件
*INITIAL CONDITIONS, TYPE=STRESS, FILE=file, STEP=step, INC=inc
- file为ODB文件，step为分析步，inc为增量步；一般用最终应力结果，即最后一个分析步的最后一个增量步
- 在前一步的分析中，连续单元在积分点或质心处输出应力时，此选项才可用。
- 在这种情况下，先前模型和当前模型都必须完全一致。 在两个模型中，单元编号和单元类型必须相同。 如果根据部件实例的装配定义模型，则部件实例的命名必须相同。
- 文件扩展名是可选的； 但是，只能使用输出数据库（.odb或.sim）文件。 如果未指定扩展名，则使用.odb文件。
（2）使用上一步分析时输出的应力文件
*initial conditions, type = stress, input = name.csv
csv文件格式前面已经叙述过。
（3）GEOSTATIC自动平衡法
*initial conditions, type = stress, GEOSTATIC
省去了自重应力以及生成相应初应力文件和导入的麻烦，效果怎么样不大清楚，还没使用过。
施加重力，无初始应力时的位移情况；最大位移为2.2e-3
施加重力，并加载初始应力时的位移情况；最大位移值为1.559e-5，比没加初始应力时小了两个数量级
