ADINA有限元:初始地应力场分析

该法通过ADINA软件提供的Initial Geological Stress功能来施加初始地应力，适用于模拟土体地表面水平的结构。

施加初始地应力场的操作步骤如下：单击菜单Model→Initial Conditions→Geological Strain Field，将弹出定义初始地应力场对话框，如图5-39所示。

图5-39 定义初始地应力场对话框

其参数设定按照下面的公式进行推导：

对于2D Solid单元：e22=A+Bz，e11=Ce22+D，e33=Ee22+F

对于3D Solid单元：e33=A+Bz，e11=Ce33+D，e22=Ee33+F

式中，z是整体坐标系中的z坐标；B=ρ×g（ρ为密度，g为重力加速度）；C为侧压力系数，通常取0.3～0.4。

此处可以确定B、C的值，A、D、F指的是土体先期固结压力，一般情况下假定水平土体正常固结，所以可以令A、D、F等于0。在土体为各向同性时，C与E可以取相同值。

对于2D单元，通常只需要指定A、B、C的值即可。图5-39中的A、B计算过程如下：

上式中取值z=60，表示在地表处的z向应力为0（对于2D单元，2方向即为z方向）。(www.xing528.com)

由于初始地应力场基于单元坐标系加载，而用户设定的应力则基于整体坐标系下，因此还需要定义一个正交轴系将其与整体坐标系对齐。需要注意的是：对于第一种直接导入初始地应力的方法也需要进行该操作。

单击菜单Model→Orthotropic Axes Systems→Define来定义正交轴系1，如图5-40所示。

单击菜单Model→Orthotropic Axes Systems→Assign（Initial Strain）将弹出施加正交轴系对话框，如图5-41所示。对于二维模型，a-direction指的是Local Y，b-direction指的是Local Z；三维模型采用默认值即可，a-direction指的是Local X，b-direction指的是Local Y。

单击菜单Control→Miscellaneous options，在Initial Strains are Interpreted as标签下选择Initial Stress that Cause Deformation选项。还需要将单元组Advanced标签下的Initial Strain选项修改为Element Only，并在Element Strain Field中输入1（注意：这里的1与图5-39中的定义相对应，如果模型中定义了很多的初始地应力场，也应该注意相互对应关系），如图5-42所示。

图5-40 定义正交轴系

图5-41 施加正交轴系

图5-42 修改单元组属性