CAE分析大系 ABAQUS岩土工程实例详解电子书

内容提要

前言

基础篇

第1章ABAQUS快速入门

1.1 ABAQUS介绍

1.1.1 ABAQUS概述

1.1.2 ABAQUS软件体系

1.2 ABAQUS通用约定

1.3 ABAQUS/CAE基础

1.3.1 ABAQUS/CAE的启动方式

1.3.2 ABAQUS/CAE主界面构成

1.3.3 ABAQUS/CAE中鼠标的使用

1.3.4 ABAQUS的常用文件格式

1.4 ABAQUS/CAE中的功能模块

1.4.1 Part（部件）模块

1.4.2 Property（性质）模块

1.4.3 Assembly（装配）模块

1.4.4 Step（分析步）模块

1.4.5 Interaction（相互作用）模块

1.4.6 Load（荷载）模块

1.4.7 Mesh（网格）模块

1.4.8 Job（任务）模块

1.4.9 Visualization（可视化）模块

1.4.10 Sketch（草图）模块

1.5 算例

1.5.1 矩形荷载作用下地基中的附加应力分布

1.5.2 三维大坝建模及分析

1.6 本章小结

第2章ABAQUS中的岩土材料模型

2.1 弹性模型

2.1.1 线弹性模型

2.1.2 多孔介质弹性模型

2.1.3 线黏弹性模型

2.2 塑性模型

2.2.1 Mohr-Coulomb模型

2.2.2 扩展的Drucker-Prager模型

2.2.3 修正Drucker-Prager帽盖模型

2.2.4 临界状态塑性模型（Critical state plasticity model）

2.3 算例

2.3.1 Mohr-Coulomb材料的三轴固结排水试验模拟

2.3.2 修正剑桥模型材料的三轴固结排水试验模拟

2.3.3 黏弹性材料的循环剪切试验

2.4 本章小结

第3章ABAQUS中的接触理论

3.1 ABAQUS/Standard中的接触对

3.1.1 基本特性

3.1.2 接触对算法

3.1.3 定义接触对

3.2 接触面相互作用力学模型

3.2.1 法向行为模型

3.2.2 切向行为模型

3.2.3 阻尼模型

3.2.4 黏结模型（Surface-based cohesive behavior）

3.2.5 接触面的结果输出变量

3.3 ABAQUS/Standard中的通用接触（General Contact）

3.3.1 基本特性

3.3.2 定义方法

3.4 接触面模拟中可能遇到的问题

3.4.1 接触计算的诊断信息

3.4.2 接触面的初始相对位置

3.4.3 正确定义表面

3.4.4 避免迭代次数过多

3.4.5 避免过约束（Overconstraints）

3.5 算例

3.5.1 库伦摩擦算例

3.5.2 黏结模型算例

3.5.3 不排水黏土中圆形桩的水平承载力

3.5.4 考虑黏聚力的库伦摩擦

3.6 本章小结

第4章ABAQUS中的用户子程序

4.1 用户子程序简介

4.1.1 用户子程序类别

4.1.2 用户子程序编写规则

4.1.3 ABAQUS/CAE中用户子程序调用方式

4.2 用户自定义位移子程序DISP

4.2.1 子程序功能

4.2.2 子程序格式和变量说明

4.2.3 应用实例

4.3 用户自定义分布荷载子程序DLOAD

4.3.1 子程序功能

4.3.2 子程序格式和变量说明

4.3.3 应用实例

4.4 用户自定义接触面摩擦模型子程序FRIC

4.4.1 子程序功能

4.4.2 FRIC子程序格式和变量说明

4.4.3 应用实例

4.5 用户自定义初始应力子程序SIGINI

4.5.1 子程序功能

4.5.2 SIGINI子程序格式和变量说明

4.6 用户自定义初始孔隙比VOIDRI

4.6.1 子程序功能

4.6.2 VOIDRI子程序格式和变量说明

4.7 常用应用程序

4.7.1 SINV计算应力不变量

4.7.2 SPRINC计算主应力/主应变

4.7.3 SPRIND计算主应力/主应变及方向

4.8 本章小结

应用篇

第5章浅基础的地基承载力

5.1 地基破坏模式及极限承载力

5.1.1 地基破坏模式

5.1.2 承载力理论

5.2 算例

5.2.1 条形基础承载力

5.2.2 方形基础极限承载力

5.2.3 倾斜荷载作用下的条形基础

5.2.4 边坡上的条形基础

5.3 本章小结

第6章挡土结构的土压力

6.1 土压力理论

6.1.1 静止土压力

6.1.2 主动土压力

6.1.3 被动土压力

6.2 算例

6.2.1 重力式挡土墙

6.2.2 加筋土挡墙

6.3 本章小结

第7章饱和土的渗流固结

7.1 流固耦合分析步简介

7.1.1 适用范围

7.1.2 相关土力学概念

7.1.3 流体渗透/应力耦合分析步的使用方式

7.1.4 计算注意事项

7.1.5 固结计算中的输出变量

7.2 算例

7.2.1 太沙基（Terzaghi）一维固结

7.2.2 蓄水问题

7.2.3 修正剑桥模型的固结不排水三轴试验

7.2.4 一维剑桥黏土地基固结分析

7.2.5 土体固结问题中的曼德尔效应

7.3 本章小结

第8章非饱和土渗流问题

8.1 渗流分析中的边界条件

8.1.1 典型边界条件

8.1.2 ABAQUS/Standard中渗流边界条件的模拟功能

8.2 非饱和渗流问题中的材料模型

8.2.1 饱和度对渗透性能的影响

8.2.2 饱和度与基质吸力之间的关系

8.3 算例

8.3.1 悬挂式防渗墙防渗效果分析

8.3.2 二维均质土坝的稳定渗流分析

8.3.3 边坡降雨入渗分析

8.4 本章小结

第9章桩基工作性状分析

9.1 桩基承载力理论

9.1.1 α方法

9.1.2 β方法

9.2 桩的加荷速度

9.3 算例

9.3.1 不排水黏土地基中竖向受荷桩——不设置接触面

9.3.2 不排水黏土地基中竖向受荷桩——设置接触面

9.3.3 干砂地基中的竖向受荷桩——不设置接触面

9.3.4 干砂地基中的竖向受荷桩——设置接触面

9.3.5 不排水强度非均匀分布条件下的竖向受荷桩

9.3.6 剑桥黏土地基中的竖向受荷桩

9.3.7 水平受荷桩

9.3.8 钢筋混凝土桩的模拟

9.4 本章小结

第10章岩土开挖和堆载问题

10.1 ABAQUS中的单元生死功能

10.1.1 单元的移除

10.1.2 单元的激活

10.1.3 接触对的移除和激活

10.1.4 单元生死操作中的注意事项

10.2 开挖算例

10.2.1 隧道开挖分析（软化模量法）

10.2.2 隧道开挖分析（收敛约束法）

10.2.3 悬臂式基坑开挖模拟

10.2.4 内撑式基坑开挖模拟

10.2.5 堆载预压模拟

10.3 本章小结

第11章边坡稳定性分析

11.1 强度折减法的基本原理

11.2 强度折减法在ABAQUS中的实现

11.3 算例

11.3.1 二维均质土坡稳定性分析

11.3.2 含软弱下卧层的边坡稳定分析

11.3.3 抗滑桩加固土坡稳定性分析

11.3.4 三维心墙堆石坝边坡稳定性分析

11.4 本章小结

提高篇

第12章用户自定义材料

12.1 ABAQUS中的非线性问题求解方法

12.1.1 Newton（牛顿）迭代方法

12.1.2 非线性问题的收敛控制标准

12.2 UMAT子程序简介

12.2.1 子程序功能

12.2.2 子程序格式和变量说明

12.2.3 CAE中自定义材料的设置方法

12.3 邓肯模型的二次开发

12.3.1 基本理论

12.3.2 邓肯模型UMAT子程序编写

12.4 邓肯模型算例

12.4.1 三轴压缩试验

12.4.2 土石坝施工过程模拟

12.5 等效线性黏弹性模型的二次开发

12.5.1 基本理论

12.5.2 等效线性黏弹性模型UMAT子程序编写

12.6 黏弹性模型算例

12.7 边界面模型的二次开发

12.7.1 基本理论

12.7.2 应力积分算法的选择

12.7.3 边界面模型UMAT子程序编写

12.8 边界面模型算例

12.8.1 等向压缩试验

12.8.2 三轴排水压缩算例

12.8.3 不排水动三轴模拟

12.9 本章小结

第13章用户自定义单元

13.1 UEL子程序简介

13.1.1 子程序功能

13.1.2 UEL工作原理

13.1.3 子程序格式和变量说明

13.2 UELMAT子程序简介

13.2.1 子程序功能

13.2.2 适用范围

13.2.3 子程序格式和变量说明

13.2.4 配套使用子程序MATERIAL_LIB_MECH

13.3 自定义单元的使用方法

13.4 平面三节点线弹性梁单元UEL子程序

13.4.1 单元基本理论

13.4.2 程序代码及说明

13.5 平面四节点无厚度接触面单元的UEL子程序

13.5.1 单元基本理论

13.5.2 程序代码及说明

13.5.3 程序验证

13.6 平面应变四节点单元的UELMAT子程序

13.7 本章小结

第14章岩土动力分析

14.1 ABAQUS中的动力求解方法

14.1.1 模态分析方法

14.1.2 直接积分法

14.1.3 动力分析中的阻尼

14.2 ABAQUS/Standard中的隐式积分算法

14.2.1 隐式积分方法的特点

14.2.2 隐式积分算法中的时间步长控制

14.2.3 使用隐式积分算法求解动力问题

14.3 ABAQUS/Explicit中的显式积分算法

14.3.1 显式积分方法的特点

14.3.2 显式方法适用的问题类型

14.3.3 显式算法的条件稳定性

14.3.4 显式积分算法中的时间步长控制

14.3.5 使用显式积分算法求解动力问题

14.4 隐式与显式求解方法的比较

14.4.1 一般比较

14.4.2 节点自由度增加对计算资源耗费的影响

14.5 算例分析

14.5.1 水平地基的自振频率与振型

14.5.2 二维理想土坝的自振频率和振型

14.5.3 线性水平地基地震反应的振型叠加法分析

14.5.4 线性水平地基地震反应的隐式分析

14.5.5 线性水平地基地震反应的显式分析

14.5.6 水平地基地震反应的等效线性分析——隐式法

14.5.7 水平地基地震反应的等效线性分析——显式法

14.5.8 地基中波的传播特性

14.5.9 动力分析中无限边界条件的模拟

14.6 本章小结

第15章ABAQUS中的离散元

15.1 基本介绍

15.2 分析设置

15.3 算例

15.3.1 颗粒坍塌模拟

15.3.2 直剪试验模拟

15.4 本章小结

参考文献