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[前后处理] ANSYS中螺旋锚板的数值模拟过程记录

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发表于 2016-3-30 11:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  ANSYS中螺旋锚板的数值模拟过程记录
  一、数值模拟对象
  作者D. Wang的论文“Uplift behaviour of helical anchors in clay”中的离心机试验模型C1.
3.jpg
4.jpg
5.png
  C1原型尺寸:实心杆轴连接了3块螺旋板,杆轴半径为200mm,杆轴长度为9922mm(=2650+72+3600+3600)。3块螺旋板的半径相同,均为1200mm,厚度为72mm(论文中取0.03D,D=2400),相互之间间距相同,为3600mm。顶部螺旋板之上的杆轴长度为2722mm(=2650+72),底部螺旋板之下无杆轴。
  二、ANSYS数值模型介绍
  1、模型基本尺寸和参数
  2D平面轴对称模型,模型中建立了杆轴和土体的实体单元,单元类型为PLANE42。假设螺旋板刚度无穷大,认为此处土体的竖向位移与临近同样深度的杆轴节点位移相同,通过两者节点的位移耦合,模型中没有建立螺旋板。杆轴-土体之间建立了粘结滑移单元(用法向和切向COMBIN39模拟),杆轴底部-土体建立了法向连接弹簧COMBIN39。杆轴PLANE42单元为完全弹性材料,土体PLANE42单元为理想弹塑性DP材料,土体弹性模量为10.4MPA,泊松比0.49,粘聚力为20.7KPA,摩擦角为13.1。
  2、模型基本假定
  作者D. Wang的论文“Uplift behaviour of helical anchors in clay”的基本假定如下:
  1)螺旋板近似为平板;
  2)忽略杆轴-土体间的摩阻力;
  3)假定螺旋板-土体之间的接触为完全粗糙(与完全光滑的结果相差不大于6%);
  4)可考虑杆轴底部与土体的接触脱开;
  三、不考虑杆轴-土体之间摩阻力数值模型的计算结果
  1、参数设置(2D combin39 loadstepfiles INITIAL 20160329-47(好).txt)
  认为杆轴-土体之间切向COMBIN39的摩阻力为零。首先让模型在自重作用下平衡(仅产生竖向应力,不产生变形),然后在杆轴顶部作用向上的位移1000mm,分析土体中的应力和变形。
  2、桩顶荷载-位移曲线

  结论:与离心机试验数据、大变形数值模拟结果进行对比,小应变分析模型的极限荷载偏小,但极限荷载对应的变形较为符合。
5.jpg

6.jpg

  从上图可知,当杆轴顶作用的位移UY= 50mm时,杆轴顶外部荷载基本达到最大值,约为1657KN。

  作者D. Wang的论文“Uplift behaviour of helical anchors in clay”的大变形数值分析结果如下:
7.jpg

  对于C1模型,由上图可知,当UY=0.05m时,杆轴顶外部荷载基本达到最大值,约为2400KN。

  C1模型的离心机试验结果如下所示:

8.jpg

  由上图可知,当UY=0.06m时,杆轴顶外部荷载基本达到最大值,约为2100KN。

  3、极限荷载时螺旋板之间土体的变形图

9.jpg

10.jpg




转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_9f5beef70102x117.html


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