建模、几何模型制作和接触单元模拟

（1）建立平面几何模型

通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Rectangle＞By Dimensions，生成模型各部分几何体。

在弹出的对话框中输入X1，X2=0，1；Y1，Y2=0，8。单击OK按钮生成桩的平面几何模型。同样的方式，输入X1，X2=1，5；Y1，Y2=0，6，生成桩侧土体。输入X1，X2=0，5；Y1，Y2=0，-16，生成桩下土体。

相应命令为RECTING，具体使用方法如下：

通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Booleans＞Glue＞Areas，拾取a2，a3两个土体部分，将其粘合。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Numbering Ctrls＞Compress Numbers对重叠元素压缩编号。生成模型如图16-19所示。

相关命令流如下：

注意：此处不可将a1粘合，否则无法进行接触面的接触单元设置。

（2）划分平面

设置桩所在平面划分尺寸。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Size Cntrls＞ManualSize＞Lines＞Picked Lines拾取桩上直线L1，L3，单击OK按钮，NDIV设为2。同样的方式拾取L2，L4，划分NDIV=2。

命令流如下：

设置土体平面划分尺寸。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Size Cntrls＞ManualSize＞Lines＞Picked Lines拾取直线L5～L12，设置划分尺寸Size=1。

通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh＞Areas＞Mapped＞3 or 4 sided，拾取各平面，单击OK按钮完成网格划分。

划分面网格的命令如下：

AMESH，1

生成初步模型如图16-20所示。

图16-19 几何面模型

图16-20 有限元面模型

（3）拉伸成体

先将桩平面拉伸成体。执行路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Extrude＞Elem Ext Opts，设置拉伸后目标单元为2 SOLID65，材料编号选为1，单元尺寸设为2，并勾选ACLEAR项，设置如图16-21所示。

单击OK按钮完成设置。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Extrude＞Areas＞By XYZ Offset，选择桩平面，单击OK按钮，弹出对话框，在DX，DY，DZ中输入0，0，-1，单击OK按钮完成拉伸。

拉伸土体平面a2，a3。同样的路径，设置目标单元为2 SOLID65，材料编号选为2，单元尺寸设为2，并勾选ACLEAR选项，单击OK按钮完成拉伸。

相应的命令流如下：

拉伸后的模型如图16-22所示。

图16-21 拉伸单元设置

图16-22 拉伸后的模型

（4）生成桩后土体

桩后土体模型直接生成与之前模型向适应的长方体即可，生成步骤及材料参数同桩侧土体，此处不再赘述。生成两侧面模型如图16-23所示。

相应命令流如下。

(www.xing528.com)

拉伸成体并划分尺寸后如图16-24所示。

图16-23 桩后土体侧面

图16-24 1/4模型

（5）生成1/2模型

通过镜像命令，可以很方便地生成1/2模型。执行路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Reflect＞Volumes，在拾取对话框中单击pick all按钮，拾取所有实体。弹出Reflect Volumes对话框，勾选Y-Z Plane X选项，即以YZ平面为对称面，进行镜像生成。其余选项按默认处理。

镜像生成模型命令流：

（6）对模型进行整理

模型生成后，针对所有土体部分进行重复单元的合并及编号的压缩整理。注意此时不可将桩体带入，否则无法进行接触单元的设置。

通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Numbering Ctrls＞Merge Items，选择除桩以外的所有对象，进行重复单元的合并。同样，通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Numbering Ctrls＞Compress Numbers对土体部分进行编号压缩。

命令流如下：

最后的模型如图16-25所示。

图16-25 1/2有限元模型

（7）生成接触单元

土体与桩之间的相互作用可用接触单元来模拟。本例接触面上的刚体目标面为TARGE170，接触面为CONTA173单元，设置方法如下。

定义接触单元。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete，添加3号单元，依次选取CONTACT，3D TARGE170，添加4号单元为CONTACT 4nd surf 173。退回Element Types对话框，选择COTA173单元，单击Options按钮进行编辑，设置K9为include，K12为No separation。单击OK按钮完成设置，并退出单元类型对话框。

相应命令流如下：

为接触单元定义实常数r10，路径Main Menu＞Preprocessor＞Real Constants＞Add/Edit/Delete，其各项值默认即可。定义摩擦系数，通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Material Props＞Material Models，弹出Define Material Model Behavior对话框，选择右侧Material Models Available＞Structural＞Friction Cohesion，输入MU=0.2。

命令流如下：

为接触面目标单元定义属性。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Elem Attributes，将单元属性定义为TYPE3。

生成接触面目标单元。通过路径Utility Menu＞Select＞Entities，选择拾取目标为面。选取桩体与地基接触的6个面：a4，a5，a6，a31，a32，a33。再将拾取目标选为节点，拾取方式选择Attached to，areas。这样就将6个面上的节点选中了。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Surf/Contact＞Node to Surf，单击pick all按钮通过已选取的节点生成目标单元。如图16-26所示。

生成接触面目标单元的命令流如下：

生成接触面接触单元。选取与桩接触的土体上的6个面a5，a13，a22，a41，a46，a50，方法同上。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Elem Attributes，将单元属性定义为TYPE4。拾取其上所有节点，依附于节点生成单元，方法同上，生成接触单元，如图16-27所示。

生成接触面接触单元的命令流如下：

建模完成。

图16-26 目标单元

图16-27 接触单元