CAE分析大系ABAQUS岩土工程实例详解abaqus6.软件教程书籍

(新)CAE分析大系 ABAQUS岩土工程实例详解
	定价	69.80
	出版社	人民邮电出版社
	版次	1
	出版时间	2017年01月01日
	开本	04
	作者
	装帧	平装
	页数
	字数
	ISBN编码	9787115438812

本书系统地介绍了应用ABAQUS 6.14进行岩土工程数值分析的步骤及需要考虑的关键问题。 本书分为3篇，共15章。基础篇（第1～4章）主要介绍了软件的功能，岩土工程中常用的材料模型及算例，接触理论，以及用户子程序等基本知识；应用篇（第5～11章）介绍了浅基础的地基承载力，挡土结构的土压力，饱和土的渗流固结，非饱和土渗流问题，桩基工作性状，岩土开挖和堆载问题，以及边坡稳定分析等问题的理论和算例；提高篇（第12～15章）介绍了用户自定义材料，单元的二次开发，岩土动力问题，以及离散元分析等。 全书结构条理清晰，实例丰富，注重数值结果与岩土理论的对比，并做了大量的扩展，具有很强的实用性。 本书适合岩土工程、水利工程及结构工程等领域的高校教师、工程技术人员和研究生阅读，也可作为岩土工程专业土木工程数值分析课程的参考书。

基 础 篇 

第1章 ABAQUS快速入门 10 

1.1 ABAQUS介绍 10 

1.1.1 ABAQUS概述 10 

1.1.2 ABAQUS软件体系 10 

1.2 ABAQUS通用约定 11 

1.3 ABAQUS/CAE基础 13 

1.3.1 ABAQUS/CAE的启动方式 14 

1.3.2 ABAQUS/CAE主界面构成 14 

1.3.3 ABAQUS/CAE中鼠标的使用 16 

1.3.4 ABAQUS的常用文件格式 17 

1.4 ABAQUS/CAE中的功能模块 19 

1.4.1 Part（部件）模块 20 

1.4.2 Property（性质）模块 25 

1.4.3 Assembly（装配）模块 29 

1.4.4 Step（分析步）模块 31 

1.4.5 Interaction（相互作用）模块 33 

1.4.6 Load（荷载）模块 36 

1.4.7 Mesh（网格）模块 38 

1.4.8 Job（任务）模块 44 

1.4.9 Visualization（可视化）模块 45 

1.4.10 Sketch（草图）模块 50 

1.5 算例 50 

1.5.1 矩形荷载作用下地基中的附加应力分布 50 

1.5.2 三维大坝建模及分析 61 

1.6 本章小结 67 

第2章 ABAQUS中的岩土材料模型 68 

2.1 弹性模型 68 

2.1.1 线弹性模型 68 

2.1.2 多孔介质弹性模型 70 

2.1.3 线黏弹性模型 72 

2.2 塑性模型 74 

2.2.1 Mohr-Coulomb模型 74 

2.2.2 扩展的Drucker-Prager模型 77 

2.2.3 修正Drucker-Prager帽盖模型 82 

2.2.4 临界状态塑性模型（Critical state plasticity model） 85 

2.3 算例 87 

2.3.1 Mohr-Coulomb材料的三轴固结排水试验模拟 87 

2.3.2 修正剑桥模型材料的三轴固结排水试验模拟 92 

2.3.3 黏弹性材料的循环剪切试验 94 

2.4 本章小结 96 

第3章 ABAQUS中的接触理论 97 

3.1 ABAQUS/Standard中的接触对 97 

3.1.1 基本特性 97 

3.1.2 接触对算法 97 

3.1.3 定义接触对 100 

3.2 接触面相互作用力学模型 102 

3.2.1 法向行为模型 102 

3.2.2 切向行为模型 103 

3.2.3 阻尼模型 105 

3.2.4 黏结模型（Surface-based cohesive behavior） 107 

3.2.5 接触面的结果输出变量 107 

3.3 ABAQUS/Standard中的通用接触（General Contact） 108 

3.3.1 基本特性 108 

3.3.2 定义方法 109 

3.4 接触面模拟中可能遇到的问题 111 

3.4.1 接触计算的诊断信息 111 

3.4.2 接触面的初始相对位置 113 

3.4.3 正确定义表面 115 

3.4.4 避免迭代次数过多 115 

3.4.5 避免过约束（Overconstraints） 115 

3.5 算例 116 

3.5.1 库伦摩擦算例 116 

3.5.2 黏结模型算例 120 

3.5.3 不排水黏土中圆形桩的水平承载力 122 

3.5.4 考虑黏聚力的库伦摩擦 127 

3.6 本章小结 129 

第4章 ABAQUS中的用户子程序 130 

4.1 用户子程序简介 130 

4.1.1 用户子程序类别 130 

4.1.2 用户子程序编写规则 130 

4.1.3 ABAQUS/CAE中用户子程序调用方式 131 

4.2 用户自定义位移子程序DISP 131 

4.2.1 子程序功能 131 

4.2.2 子程序格式和变量说明 131 

4.2.3 应用实例 132 

4.3 用户自定义分布荷载子程序DLOAD 134 

4.3.1 子程序功能 134 

4.3.2 子程序格式和变量说明 134 

4.3.3 应用实例 135 

4.4 用户自定义接触面摩擦模型子程序FRIC 136 

4.4.1 子程序功能 136 

4.4.2 FRIC子程序格式和变量说明 137 

4.4.3 应用实例 138 

4.5 用户自定义初始应力子程序SIGINI 143 

4.5.1 子程序功能 143 

4.5.2 SIGINI子程序格式和变量说明 143 

4.6 用户自定义初始孔隙比VOIDRI 144 

4.6.1 子程序功能 144 

4.6.2 VOIDRI子程序格式和变量说明 144 

4.7 常用应用程序 144 

4.7.1 SINV计算应力不变量 144 

4.7.2 SPRINC计算主应力/主应变 145 

4.7.3 SPRIND计算主应力/主应变及方向 145 

4.8 本章小结 145 

应 用 篇 

第5章 浅基础的地基承载力 147 

5.1 地基破坏模式及极限承载力 147 

5.1.1 地基破坏模式 147 

5.1.2 承载力理论 148 

5.2 算例 149 

5.2.1 条形基础承载力 149 

5.2.2 方形基础极限承载力 154 

5.2.3 倾斜荷载作用下的条形基础 157 

5.2.4 边坡上的条形基础 159 

5.3 本章小结 162 

第6章 挡土结构的土压力 163 

6.1 土压力理论 163 

6.1.1 静止土压力 163 

6.1.2 主动土压力 163 

6.1.3 被动土压力 164 

6.2 算例 164 

6.2.1 重力式挡土墙 164 

6.2.2 加筋土挡墙 169 

6.3 本章小结 172 

第7章 饱和土的渗流固结 173 

7.1 流固耦合分析步简介 173 

7.1.1 适用范围 173 

7.1.2 相关土力学概念 173 

7.1.3 流体渗透/应力耦合分析步的使用方式 174 

7.1.4 计算注意事项 176 

7.1.5 固结计算中的输出变量 179 

7.2 算例 180 

7.2.1 太沙基（Terzaghi）一维固结 180 

7.2.2 蓄水问题 183 

7.2.3 修正剑桥模型的固结不排水三轴试验 185 

7.2.4 一维剑桥黏土地基固结分析 189 

7.2.5 土体固结问题中的曼德尔效应 196 

7.3 本章小结 197 

第8章 非饱和土渗流问题 198 

8.1 渗流分析中的边界条件 198 

8.1.1 典型边界条件 198 

8.1.2 ABAQUS/Standard中渗流边界条件的模拟功能 199 

8.2 非饱和渗流问题中的材料模型 200 

8.2.1 饱和度对渗透性能的影响 200 

8.2.2 饱和度与基质吸力之间的关系 200 

8.3 算例 202 

8.3.1 悬挂式防渗墙防渗效果分析 202 

8.3.2 二维均质土坝的稳定渗流分析 205 

8.3.3 边坡降雨入渗分析 211 

8.4 本章小结 218 

第9章 桩基工作性状分析 219 

9.1 桩基承载力理论 219 

9.1.1 a 方法 219 

9.1.2 b 方法 220 

9.2 桩的加荷速度 220 

9.3 算例 221 

9.3.1 不排水黏土地基中竖向受荷桩——不设置接触面 221 

9.3.2 不排水黏土地基中竖向受荷桩——设置接触面 224 

9.3.3 干砂地基中的竖向受荷桩——不设置接触面 226 

9.3.4 干砂地基中的竖向受荷桩——设置接触面 227 

9.3.5 不排水强度非均匀分布条件下的竖向受荷桩 228 

9.3.6 剑桥黏土地基中的竖向受荷桩 231 

9.3.7 水平受荷桩 235 

9.3.8 钢筋混凝土桩的模拟 239 

9.4 本章小结 241 

第10章 岩土开挖和堆载问题 242 

10.1 ABAQUS中的单元生死功能 242 

10.1.1 单元的移除 242 

10.1.2 单元的激活 243 

10.1.3 接触对的移除和激活 243 

10.1.4 单元生死操作中的注意事项 244 

10.2 开挖算例 244 

10.2.1 隧道开挖分析（软化模量法） 244 

10.2.2 隧道开挖分析（收敛约束法） 250 

10.2.3 悬臂式基坑开挖模拟 253 

10.2.4 内撑式基坑开挖模拟 259 

10.2.5 堆载预压模拟 264 

10.3 本章小结 267 

第11章 边坡稳定性分析 268 

11.1 强度折减法的基本原理 268 

11.2 强度折减法在ABAQUS中的实现 269 

11.3 算例 269 

11.3.1 二维均质土坡稳定性分析 269 

11.3.2 含软弱下卧层的边坡稳定分析 274 

11.3.3 抗滑桩加固土坡稳定性分析 276 

11.3.4 三维心墙堆石坝边坡稳定性分析 282 

11.4 本章小结 285 

提 高 篇 

第12章 用户自定义材料 287 

12.1 ABAQUS中的非线性问题求解方法 287 

12.1.1 Newton（牛顿）迭代方法 287 

12.1.2 非线性问题的收敛控制标准 288 

12.2 UMAT子程序简介 288 

12.2.1 子程序功能 288 

12.2.2 子程序格式和变量说明 288 

12.2.3 CAE中自定义材料的设置方法 290 

12.3 邓肯模型的二次开发 291 

12.3.1 基本理论 291 

12.3.2 邓肯模型UMAT子程序编写 291 

12.4 邓肯模型算例 296 

12.4.1 三轴压缩试验 296 

12.4.2 土石坝施工过程模拟 301 

12.5 等效线性黏弹性模型的二次开发 305 

12.5.1 基本理论 305 

12.5.2 等效线性黏弹性模型UMAT子程序编写 306 

12.6 黏弹性模型算例 311 

12.7 边界面模型的二次开发 313 

12.7.1 基本理论 313 

12.7.2 应力积分算法的选择 315 

12.7.3 边界面模型UMAT子程序编写 316 

12.8 边界面模型算例 321 

12.8.1 等向压缩试验 321 

12.8.2 三轴排水压缩算例 324 

12.8.3 不排水动三轴模拟 325 

12.9 本章小结 327 

第13章 用户自定义单元 328 

13.1 UEL子程序简介 328 

13.1.1 子程序功能 328 

13.1.2 UEL工作原理 328 

13.1.3 子程序格式和变量说明 329 

13.2 UELMAT子程序简介 330 

13.2.1 子程序功能 330 

13.2.2 适用范围 331 

13.2.3 子程序格式和变量说明 331 

13.2.4 配套使用子程序MATERIAL_LIB_MECH 332 

13.3 自定义单元的使用方法 332 

13.4 平面三节点线弹性梁单元UEL子程序 335 

13.4.1 单元基本理论 335 

13.4.2 程序代码及说明 336 

13.5 平面四节点无厚度接触面单元的UEL子程序 338 

13.5.1 单元基本理论 338 

13.5.2 程序代码及说明 340 

13.5.3 程序验证 343 

13.6 平面应变四节点单元的UELMAT子程序 344 

13.7 本章小结 349 

第14章 岩土动力分析 350 

14.1 ABAQUS中的动力求解方法 350 

14.1.1 模态分析方法 350 

14.1.2 直接积分法 351 

14.1.3 动力分析中的阻尼 352 

14.2 ABAQUS/Standard中的隐式积分算法 353 

14.2.1 隐式积分方法的特点 353 

14.2.2 隐式积分算法中的时间步长控制 353 

14.2.3 使用隐式积分算法求解动力问题 354 

14.3 ABAQUS/Explicit中的显式积分算法 354 

14.3.1 显式积分方法的特点 354 

14.3.2 显式方法适用的问题类型 355 

14.3.3 显式算法的条件稳定性 355 

14.3.4 显式积分算法中的时间步长控制 356 

14.3.5 使用显式积分算法求解动力问题 357 

14.4 隐式与显式求解方法的比较 358 

14.4.1 一般比较 358 

14.4.2 节点自由度增加对计算资源耗费的影响 358 

14.5 算例分析 359 

14.5.1 水平地基的自振频率与振型 359 

14.5.2 二维理想土坝的自振频率和振型 360 

14.5.3 线性水平地基地震反应的振型叠加法分析 363 

14.5.4 线性水平地基地震反应的隐式分析 368 

14.5.5 线性水平地基地震反应的显式分析 369 

14.5.6 水平地基地震反应的等效线性分析——隐式法 371 

14.5.7 水平地基地震反应的等效线性分析——显式法 378 

14.5.8 地基中波的传播特性 381 

14.5.9 动力分析中无限边界条件的模拟 383 

14.6 本章小结 387 

第15章 ABAQUS中的离散元 388 

15.1 基本介绍 388 

15.2 分析设置 388 

15.3 算例 390 

15.3.1 颗粒坍塌模拟 390 

15.3.2 直剪试验模拟 396 

15.4 本章小结 399 

参考文献 400