向Ansys中导入自定义本构模型的算例介绍

　本文介绍了向Ansys中导入自定义本构模型的相关算例。

　　邓肯-张模型的关键点是材料的弹性模量随大小主应力差及小主应力(围压)的变化而变化，用APDL实现之的基本思路是：给每个单元定义一个材料号，分级施加荷载，在每个荷载步结束时提取出各单元的大小主应力，据此计算出下个荷载步的弹性模量Et,修改各单元之MP，用于下一步计算。

　　以下是一个简单算例，copy出去可直接运行。

　　!!!常规三轴试验模拟

　　!!!by taomingxing,NWPU

　　!!!2003.7.16

　　FINISH

　　/CLEAR

　　/TITLE,Numerical Simulation of three axes testing of soils

　　/PREP7

　　*dim,SUy,array,50 !Settlement records

　　*dim,MaxPs,array,120 !Max history p1-p3

　　*dim,MaxDs,array,120 !Max history Ds

　　!*dim,EEt,array,50 !Et of elememt

　　!!!Duncan-Chang Model

　　!!!Symbols：c-粘滞力，Fai-内摩擦角，Sf-破坏强度(p1-p3)f，Ds-应力水平，Pa-大气压,P3-围压

　　*CREATE,Duncan-Chang !Creat Macro file

　　*afun,deg !Unit of angle

　　*set,Pa,1e5

　　*set,P1,-ArrS3(i) !注意：岩土工程中应力为拉负压正

　　*set,P3,-ArrS1(i)

　　*if,P3,LT,0.1*Pa,then

　　P3=0.1*Pa　　　 !围压最小取值

　　*endif

　　Sf=2*(c*cos(Fai)+P3*sin(Fai))/(1-sin(Fai)) !Mohr-Coulomb破坏强度(p1-p3)f

　　Ds=(P1-P3)/Sf !应力水平，

　　*if,Ds,GT,0.95,then

　　Ds=0.95　　　 !应力水平最大取值

　　*endif

　　!判断加卸荷，如果(P1-P3)小于历史最大值视为卸荷-再加荷过程

　　*if,MaxPs(i),LT,P1-P3,then

　　Ei=k*Pa*(P3/Pa)**n

　　Et=Ei*(1-Rf*Ds)**2　 　 !加荷情况的切线模量

　　MaxPs(i)=P1-P3 !保存历史最大应力

　　*elseif,MaxPs(i),GE,P1-P3

　　Et=Kur*Pa*(P3/Pa)**n　　!卸荷模量

　　*endif

　　mp,ex,i,Et !修改单元i的Et

　　mp,nuxy,i,Mu

　　*END

　　!!!单元类型

　　et,1,42　　 !平面四节点单元

　　KEYOPT,1,3,2　 !平面应变

　　!!!以下定义材料初始模量

　　mp,ex,1,3.728e7 !砂土的弹性模量

　　mp,nuxy,1,0.33

　　mp,dens,1,1800

　　!!!建立几何模型

　　blc4,0,0,0.08,0.15　 ! 8cm X 15cm

　　/PNUM,AREA,1

　　/REPLOT

　　!!!网格划分

　　aesize,all,0.01

　　mat,1

　　amesh,all

　　!!!边界条件

　　nsel,s,loc,y,0

　　d,all,Uy !底边界竖向约束

　　nsel,s,loc,x,0

　　d,all,Ux !左侧边界水平向约束

　　nsel,all

　　/replot

　　fini

　　/SOLU

　　time,0.01 !施加围压

　　sfl,all,pres,2e5 !200kPa

　　solve

　　!!!分级施加荷载，实现非线性计算

　　!!!荷载增量10kPa,共50级

　　*DO,ti,1,50

　　!!!取出计算结果，修改弹性模量

　　/POST1

　　*get,SUy(ti),node,29,u,y !Settlement record of time ti

　　ETABLE,EtabS1,S,1 !取各单元第一主应力

　　ETABLE,EtabS3,S,3　 !取各单元第三主应力

　　*dim,ArrS1,array,120

　　*dim,ArrS3,array,120

　　*do,Num,1,120 !Num为单元编号

　　*get,ArrS1(Num),elem,Num,etab,EtabS1　 !将单元结果存入数组

　　*get,ArrS3(Num),elem,Num,etab,EtabS3

　　*enddo

　　/PREP7

　　!^^修改砂土单元的Et,单元号1-120

　　c=0 $Fai=35 $Rf=0.7 $k=400 $n=0.6 $Mu=0.33 $Kur=326.7

　　*do,i,1,120 !各单元循环计算

　　*use,Duncan-Chang,c,Fai,Rf,k,n,Mu,Kur !调用Duncan-Chang宏文件

　　*enddo

　　!EEt(ti)=ET !保存第120单元之ET

　　/SOLU

　　time,ti

　　sfl,3,pres,2e5+1e4*ti !施加荷载，增量1e4

　　solve !对ti级荷载情况求解

　　*ENDDO