abaqus桩土摩擦系数
abaqus桩土摩擦系数
abaqus桩土摩擦系数桩土摩擦系数是描述桩与土壤之间摩擦阻力大小的重要参数，它对于桩的设计和施工起着至关重要的作用。
本文将就桩土摩擦系数的概念、影响因素、测定方法以及实际应用进行详细介绍。
1. 概念与定义：桩土摩擦系数是指桩体与土壤相互接触时所产生摩擦力与相对滑移速度之比，通常用Greek字母μ（读作"mu"）表示。
摩擦系数的大小决定了桩的承载力和抗侧力的大小。
2. 影响因素：桩土摩擦系数的取值受到多个因素的影响，其中包括但不限于以下几个方面：- 土壤性质：土壤的类别、密实度、湿度、颗粒形状等对摩擦系数的影响较大。
- 桩体形状：桩体的直径、形状等会影响桩土接触面积，从而影响摩擦系数的大小。
- 土层变化：土壤的地质分层结构和土层的变化对摩擦系数也有重要影响。
3. 测定方法：为了准确确定桩土摩擦系数，目前有多种测定方法可供选择。
以下是常见的两种测定方法：- 动力触控法：通过在桩顶施加冲击或振动载荷，根据桩顶位移和力的变化曲线来间接确定摩擦系数。
- 静力触控法：通过在桩顶加荷并测量桩顶位移和应力的变化来直接确定摩擦系数。
4. 实际应用：桩土摩擦系数在工程实践中有广泛应用，主要包括以下几个方面：- 桩基设计：桩土摩擦系数是进行桩基设计的重要参考指标，通过准确测定摩擦系数来确定桩的承载力和稳定性。
- 桩基施工：在桩基施工过程中，了解摩擦系数对桩的侧阻力分配和桩的沉桩水平起到指导作用。
- 结构稳定性：摩擦系数的大小对结构的稳定性有重要影响，合理选择摩擦系数可以提高结构的安全性。
- 土力学分析：摩擦系数是土力学分析中的重要参数之一，用于进行桩土互作用的数值模拟和分析。
综上所述，桩土摩擦系数是桩基设计和施工中不可忽视的重要参数。
通过准确测定和合理选择摩擦系数，可以提高桩基的承载力和稳定性，保证工程的安全与可靠。
此外，也需要结合具体工程实际情况综合考虑其他因素，确保桩基在不同土壤条件下的合理设计与优化选择。
土木工程软件分析
桩基承载力分析运用abaqus 软件对一实例进行桩土建模并进行分析。
1. 问题背景有一混凝土实心园桩位于位于正常固结饱和粘土中，地下水位与地基齐平。
桩长10m ，桩径0.5m 。
考虑到轴对称性，采用轴对称模型进行分析。
分析区域桩端向下扩展1倍桩长，水平方向取20倍桩径，以求将边界对分析区的影响降到最低。
土体采用剑桥模型模拟，参数建下表所示，桩采用线弹性模型，弹性模量E=20GPa ，泊松比v=0.2。
桩土摩擦系数为0.42（tan （0.75ϕ）） 土体参数材料'3(kN/m )γ ν λ κ M ()'ϕ 1e k （m/s ） 软粘土 8.0 0.35 0.2 0.04 1.2(30)︒ 2.0 7110-⨯2. 初始条件分析初始应力的合理设置对求解的可靠性十分重要。
根据已知条件，土体为正常固结粘土，设土体经历了一维0K 正常固结，则竖向初始应力'0v σ和水平初始应力'0h σ:''0v z σγ=;''000h v K σσ= 0K 为初始水平土压力系数，考虑到水平方向无边形，取为/(1)0.538νν-=。
3. abaqus 模型建立过程1. 建立部件在part 模块中执行part>creat 命令，建立名为soil 的部件。
其设置如下：modeling space 设为axisymmetric ，type 设为deformable ，base feature 设为shell （二维的面）。
根据下图尺寸完成部件soil 的建立。
用同样的方法一句下图中的尺寸建立名为pile 的部件。
土体部件尺寸（单位m ） 桩部件尺寸（单位m ）2. 设置材料及截面特性在property 模块中执行materia>creat 命令，建立名为soil 的材料，执行edit material 对话框中的mechanical>elasticity>porous elastic 和mechanical>plasticity>clay plasticity 命令，设置剑桥模型参数如下图所示。
高桩码头中桩土相互作用数值模拟研究
高桩码头中桩土相互作用数值模拟研究坡土体会不同程度地发生变形和位移,严重影响生产安全。
为更全面了解高桩码头受力变形特性,我们对高桩码头在不同工况下承载性状进行了分析,并利用ABAQUS软件对桩基和土相互作用进行数值模拟研究。
关键词:土拱效应高桩码头ABAQUS 三维有限元高桩码头结构是近岸软土地基上最常见的港工码头结构形式,但接合位置的码头结构变形和横向错位情况十分严重。
传统的港工设计方法缺乏对桩基和岸坡相互作用的深入研究,大多停留在二维平面分析,忽略了桩和岸坡的空间特性,因此开展对高桩码头及岸坡体系的空间分析十分必要。
本项目根据目前国内外学者对高桩码头在不同工况下承载性状的研究成果,利用ABAQUS软件对高桩码头的桩基和土相互作用进行了数值模拟,以此探讨高桩码头的承载性状及其与岸坡相互作用的稳定性。
研究过程如下所述。
1 资料调研我们阅读并参考了《我国沿海地区的软粘土及其引起的工程问题》《岸坡开挖扰动对天津港高桩码头结构安全性影响的数值分析》等文献资料,重点对在承台、堆场荷载及船舶挤靠力作用下,高桩码头及其岸坡的承载变形情况进行了分析和整理。
2 模型建立我们建立的高桩码头模型中岸坡土体、桩、梁、板等均采用三维实体单元,被动桩采用矩形截面,尺寸为0.5 m×0.5 m,桩间距为3.5 m,土体坡度比为1∶3。
模型长27 m,高22 m,桩长15 m。
模型图如图1所示。
3 单元类型及材料参数本项目研究中,桩采用C3D8R实体单元,将桩身划分为均匀的六面体单元,土采用C3D4实体单元,将土体划分为四面体单元,桩与土的网格图如图2所示。
桩和土均采用理想弹性模型,摩擦系数取0.35,桩端与土采用tie约束,参数见表1。
4 不同工况下的计算结果及分析由图5看出。
①在桩顶荷载作用下,桩的沉降使土体向下运动,并向四周挤压,右边界的土体有向上运动的趋势,左边界的土体有向下运动的趋势。
②在桩顶荷载挤压下,坡上土体向下运动,挤压坡下土体使桩向左弯曲,并使坡下土体有向上运动的趋势。
基于ABAQUS软件的大直径桩承载力_变形分析
触面上的剪应力和滑移位移关系如图 5 所示 。
水压力对屈服与破坏的影响 ,且屈服面光滑没有棱 角 ,有利于塑性应变增量方向的确定和数值计算 。 综合看来 , D - P 模型较适合于对土体单元进 行建模 , 但其模型参数需从 M - C 模型中换算得 到 ,因此应同时满足其摩擦角的条件 ; 当 Φ > 22 ° 时 ,可以用 M - C 模型对土体建模分析 。
2. 3 两种模型比较 M - C 模型的优点是它既能反映土体的抗压
σ1 - σ3 σ1 +σ3 其中 s = ,σ , c 为土的内聚 m = 2 2 力 ,φ为土的摩擦角 。
2. 2 扩展 D rucker - Prager模型
扩展 D rucker - Prager模型 (以下简称为 D - P 模型 )在子午面上有三种形式 ,分别为 : 直线型 、 抛 物线型 、 指数型 ,在偏应力平面上形状一般为分段 圆滑曲线 ,而且曲线间光滑连接
3 桩 - 土接触面
3. 1 主从接触面选择
图 4 接触面图
Fig . 4 Interface figure
桩土相互作用过程中 ,一般模拟桩与土间的接 触行为多是引入接触面单元 ,它是有限元计算中用 以模拟接触面变形的一种特殊单元 。采用接触面 单元需要确定哪些点的位移连续 ,这不能精确模拟 桩土接触面在变形过程中的实际情况 ,有一定的缺 陷 。利用 ABAQUS软件提供的主从接触面则能够 [4] 有效地解决该问题 。 ABAQUS软件在模拟桩 - 土接触时 ,在计算模 型的桩和土体上建立表面 ,定出会相互接触的一对 表面 , 称为接触对 , 采用单纯的主 - 从接触算法 。 这种算法是指在一个从属面上 (土表面 ) 的节点不 能侵入主控面 (桩表面 ) 的某一部分 , 而并没有对 主控面做任何限制 ,它可以在从面的节点之间侵入 从面 , 如图 3 所示 。为获得最佳的模拟结果 , 桩土 表面 ,即主从面的选择必须遵守一些简单的原则 : ( 1 )从面应该是网格划分更精细的表面 ; ( 2 )如果网 格密度相近 ,从面应该取采用较软材料的表面。基 于这样的原则 ,在桩土相互作用计算中 ,将桩表面定 为主接触面 ,土表面定为从属接触面 ,如图 4所示。地下空间与工程学报 Chinese Journal of Underground Space and Engineering
abaqus桩土阻尼系数
abaqus桩土阻尼系数
在Abaqus中，为了模拟桩土阻尼，需要定义阻尼系数。
阻尼系数是一个重要的参数，它影响模型的动态响应，例如振动或地震载荷下的响应。
以下是关于在Abaqus中定义桩土阻尼系数的一些要点：
阻尼系数的定义和影响：
阻尼系数是在动力学分析中用于描述结构阻尼的参数。
它通常表示为质量或刚度的比例因子。
在桩土模型中，阻尼系数可以帮助模拟土壤和桩之间的能量耗散机制。
这种机制可以是由于摩擦、土壤颗粒之间的碰撞或土体的黏性流动等原因。
如何定义桩土阻尼系数：
在Abaqus中，可以通过在材料属性或截面属性中定义阻尼系数来模拟桩土阻尼。
通常，阻尼系数可以定义为质量阻尼系数或刚度阻尼系数。
这些值可以根据试验数据或经验值进行估计。
考虑因素：
在定义桩土阻尼系数时，需要考虑以下几个因素：
土壤类型：不同土壤类型具有不同的阻尼特性。
例如，砂土通常具有较低的阻尼，而黏土则具有较高的阻尼。
频率依赖性：阻尼系数可能随频率变化。
在某些情况下，可能需要使用随频率变化的阻尼系数来模拟实际情况。
边界条件和支撑条件：模型的边界条件和支撑条件也会影响阻尼系数的选择。
例如，自由边界条件和固定边界条件的阻尼系数可能会有所不同。
历史效应：在考虑长期性能时，需要考虑历史效应对阻尼系数的影响。
例如，桩土相互作用可能随时间而变化。
总之，在Abaqus中模拟桩土阻尼时，需要根据实际情况考虑多种因素来选择合适的阻尼系数。
同时，还需要注意与实际模型的协调性，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
ABAQUS软件中部分土模型简介及其工程应用
常用的接触单元有无厚度的 在
[2]
Goodman 单元和有厚度的 Desai 接触单元 结点接触单元 元 册
ABAQUS 和 ANSYS 有限元软件中均提供了三 该接触单元相当于 Goodman 单 具体可参见这两个有限元软件的理论参考手 接触问题是一个高度非线性行为 处理接触问 (5) 题时需要解决两个问题 (1) 确定接触区域以及接
1 引 言
对于一个具体岩土工程问题可以通过解析法 数值模拟和室内外试验三种方法进行研究 每一种 研究方法都有其优缺点 能够获得解析解的模型一 般来说都比较简单 但可以通过试验提出一些修正 系数用于工程实践 数值方法考虑的影响因素可以 更多些 模型更符合实际些 但由于岩土工程固有 的复杂性使得数值模拟方法在也只能在一定程度上 的逼近实际工程问题 基于这些原因 对岩土工程 问题进行分析时 需要联合应用三种方法 数值模拟方法一般分为有限单元 有限差分和
Introduction to partly soil models in ABAQUS Software and their application to the geotechnical engineering
ZHU Xiang-rong1,2 , WANG Jin-chang1
(1 Institute of Geotechnical Engineering , Zhejiang University, Hangzhou 310027,China; 2 Ningbo Institute of Technology , Zhejiang University, Ningbo 315104,China)
收稿日期 2004-07-15 作者简介 朱向荣 男 1961 年生 浙江大学岩土工程研究所教授 和环境岩土工程等方面的研究 E-mail: zhuxr@
abaqus摩擦系数子程序
abaqus摩擦系数子程序Abaqus摩擦系数子程序摩擦力是在两个物体相对运动时产生的阻碍力，它对于工程设计和分析非常重要。
在有限元分析软件Abaqus中，摩擦力可以通过定义摩擦系数来模拟。
本文将介绍Abaqus中的摩擦系数子程序，并探讨其使用方法和应用。
1. 摩擦系数的概念与意义摩擦系数是描述两个物体之间摩擦特性的参数，它可以是一个常数，也可以是一个与相对速度或其他因素相关的函数。
在Abaqus中，摩擦系数被用于计算接触面上的摩擦力，以模拟实际工程中的摩擦现象。
2. Abaqus中的摩擦系数子程序Abaqus提供了多种摩擦模型和子程序，用于定义接触面的摩擦属性。
其中最常用的是COEFICIENT和TIED模型。
- COEFICIENT模型：该模型通过定义一个常数摩擦系数来描述接触面的摩擦特性。
用户可以在Abaqus输入文件中使用*CONTACT PAIR和*FRICTION定义接触对和摩擦系数。
- TIED模型：该模型允许用户根据接触面的相对运动或其他因素来定义摩擦系数。
用户可以使用*CONTACT PAIR和*FRICTION定义接触对和摩擦行为的子程序。
3. COEFICIENT模型的使用方法在Abaqus中使用COEFICIENT模型定义摩擦系数非常简单。
用户只需要在输入文件中添加以下两个指令：*CONTACT PAIR: 定义接触对*FRICTION: 定义摩擦系数在*CONTACT PAIR指令中，用户需要指定接触对的名称、参与接触的两个部件名称以及接触算法等参数。
在*FRICTION指令中，用户需要指定摩擦系数的值。
4. TIED模型的使用方法TIED模型相对于COEFICIENT模型更加灵活，可以根据实际情况定义摩擦系数的变化规律。
用户需要在输入文件中添加以下指令：*CONTACT PAIR: 定义接触对*FRICTION: 定义摩擦系数子程序在*FRICTION指令中，用户需要定义摩擦系数子程序的名称和子程序的文件路径。
材料属性—ABAQUS
一、混凝土-土摩擦系数
二、钢材
弹性模量的符号为E，单位为GPa，钢材的弹性模量约为210GPa，
密度
工业应用：
灰口铸铁： 6.6~7.4g/cm^3;
白口铸铁：7.4~7.7g/cm^3；
铸钢：7.8g/cm^3;
工业纯铁：7.87g/cm^3；
普通碳素钢：7.85g/cm^3；
优质碳素钢：7.85g/cm^3
二、混凝土
混凝土结构设计规范GB50010-2002第4.1.5条。
C30混凝土受压和受拉时的弹性模量为：3.00X（10）^4 N/mm2，即30KN/mm2.
普通混凝土的密度是25kN/m3，也就是2500kg/m3
这要从混凝土的分类说起
重混凝土密度大于2800千克每立方米
普通混凝土2000到2800千克每立方米
轻质混凝土密度小于1950千克每立方米
一般工程中设计混凝土在2350到2450之间可以取2400
三、桩负摩阻力系数
四、粗砂
密实的粗砂压缩模量一般11-13mpa。
其弹性模量应更大。
五、桩土摩擦系数
一般在土体摩擦角比较小的时候，可以用经验公式tan（0.6~0.75摩擦角），在摩擦角比较小的时候，计算摩擦系数误差不大，但是土体摩擦角比较大，用此公式，计算摩擦系数误差会比较。
六、侧压力系数
一般来说K=1-sina 粘土 K=0.95-sina 砂土
也可以K=u/1-u u为泊松比。
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abaqus桩土摩擦系数
【实用版】
目录
1.Abaqus 桩土摩擦系数的概念
2.Abaqus 桩土摩擦系数的计算方法
3.Abaqus 桩土摩擦系数的影响因素
4.Abaqus 桩土摩擦系数的应用实例
正文
一、Abaqus 桩土摩擦系数的概念
Abaqus 是一款广泛应用于土木工程、机械工程等领域的商业有限元
分析软件。
在岩土工程中，桩土摩擦系数是一个关键参数，直接影响到桩基的稳定性和承载力。
Abaqus 桩土摩擦系数是指在 Abaqus 软件中模拟
桩与土之间的摩擦力时所使用的系数。
二、Abaqus 桩土摩擦系数的计算方法
在 Abaqus 中，桩土摩擦系数的计算方法通常分为两种：一类是采用库仑摩擦模型，另一类是采用莫 ody 摩擦模型。
1.库仑摩擦模型：库仑摩擦模型是基于土体颗粒之间相互挤压和颗粒表面电荷作用力的一种摩擦模型。
Abaqus 中的库仑摩擦模型主要包括两种：库仑摩擦力和库仑摩擦系数。
2.莫 ody 摩擦模型：莫 ody 摩擦模型是基于土体颗粒之间接触面积和接触压力的一种摩擦模型。
Abaqus 中的莫 ody 摩擦模型主要包括两种：莫 ody 摩擦力和莫 ody 摩擦系数。
三、Abaqus 桩土摩擦系数的影响因素
Abaqus 桩土摩擦系数的大小受多种因素影响，主要包括以下几点：
1.土体的物理性质：如土体的密度、黏性、角度等，这些性质直接影响到桩土之间的摩擦力。
2.桩身形状和表面状态：桩身形状和表面状态对桩土摩擦系数的大小也有影响。
例如，桩身表面越光滑，摩擦系数越小。
3.荷载条件：桩土摩擦系数的大小还与荷载条件有关。
例如，在垂直荷载作用下，桩土摩擦系数会随着荷载的增大而增大。
四、Abaqus 桩土摩擦系数的应用实例
假设某桩基工程，桩身直径为 0.5m，桩长为 20m，桩身表面光滑，桩身与土体之间的摩擦系数为 0.2。
在垂直荷载作用下，桩基承受荷载为1000kN。
采用 Abaqus 软件进行计算，可以得到桩土摩擦力为：摩擦力 = 摩擦系数×桩身面积×垂直荷载
= 0.2 ×π× (0.5/2) × 1000
= 157N
通过计算可知，该桩基在垂直荷载作用下，桩土摩擦力为 157N。