ABAQUS在巖土工程中的應用

前言
第1章 ABAQUS的功能與特點
1.1 認識ABAQUS
1.1.1 ABAQUS軟件產品
1.1.2 ABAQUS產品的主要功能
1.1.3 ABAQUS在巖土工程中的適用性
1.2 ABAQUS基礎
1.2.1 ABAQUS的文件格式
1.2.2 ABAQUS的一些基本約定
1.2.3 ABAQUS的運行命令
1.2.4 ABAQUS／CAE基礎
1.2.5 ABAQUS的任務inp輸入文件構成
1.3 本章小結
第2章 ABAQUS快速入門
2.1 ABAQUS／CAE的功能模塊
2.1.1 Part（部件）模塊
2.1.2 Property（性質）模塊
2.1.3 Assembly（裝配）模塊
2.1.4 Step（分析步）模塊
2.1.5 Interaction（相互作用）模塊
2.1.6 Load（載荷）模塊
2.1.7 Mesh（網格）模塊
2.1.8 Job（任務）模塊
2.1.9 Visualization（可視化或后處理）模塊
2.1.1 0Sketch（草圖）模塊
2.2 ABAQUS／CAE應用實例
2.2.1 問題的描述
2.2.2 創(chuàng)建部件
2.2.3 設置創(chuàng)建材料和截面特性
2.2.4 裝配部件
2.2.5 定義分析步
2.2.6 定義載荷和邊界條件
2.2.7 劃分網格
2.2.8 提交任務
2.2.9 后處理
2.2.10 退出ABAQUS／CAE
2.3 本章小結
第3章 巖土工程中常用的單元
3.1 單元的特征
3.1.1 單元族
3.1.2 自由度
3.1.3 節(jié)點數(shù)目
3.1.4 數(shù)學公式
3.1.5 積分
3.2 巖土工程常用的單元
3.2.1 實體（連續(xù)體）單元
3.2.2 梁單元
3.2.3 桿單元
3.2.4 孔壓單元
3.2.5 無限元
3.2.6 管土相互作用單元
本章小結
第4章 巖土工程中常用的本構模型
4.1 應力狀態(tài)的描述
4.1.1 應力張量
4.1.2 應力張量的分解
4.1.3 應力張量不變量和偏應力不變量
4.1.4 應力空間
4.2 彈性模型
4.2.1 線彈性模型
4.2.2 多孔介質彈性模型
4.3 塑性模型
4.3.1 Mohr-Coulomb（摩爾庫侖）模型
4.3.2 擴展的Drucker-Prager模型
4.3.3 修正Drucker-Prager帽蓋模型
4.3.4 臨界狀態(tài)塑性模型（Criticalstateplasticitymodel）
4.4 算例分析
4.4.1 采用不考慮剪脹的Molar-Coulomb模型
4.4.2 考慮剪脹的分析
4.4.3 考慮初始應力的分析
4.5 本章小結
第5章 接觸面理論及應用
5.1 接觸對
5.1.1 基本特性
5.1.2 接觸對定義中的關鍵問題
5.1.3接觸對的定義方法
5.2 接觸面相互作用力學模型
5.2.1 接觸面的法向模型
5.2.2 接觸面的摩擦模型
5.2.3 接觸面的計算輸出結果
5.2.4 接觸面力學模型定義方法
5.3 接觸面模擬中可能遇到的問題
5.3.1 接觸面的初始相對位置
5.3.2 正確定義表面
5.3.3 避免迭代次數(shù)過多
5.3.4 避免過約束（Overconstraints）
5.4 算例分析
5.4.1 問題的描述
5.4.2 創(chuàng)建部件
5.4.3 設置材料和截面屬性
5.4.4 裝配部件
5.4.5 定義分析步
5.4.6 定義接觸
5.4.7 定義載荷、邊界條件
5.4.8 劃分網格
5.4.9 提交任務
5.4.10 結果處理
5.5 本章小結
第6章 用戶子程序
6.1 用戶子程序總體介紹
6.1.1 用戶子程序的基本知識
6.1.2 用戶子程序編寫注意事項
6.2 用戶自定義材料子程序UMAI
6.2.1 UMAT子程序格式和變量說明
6.2.2 如何在分析中使用自定義材料
6.2.3 Mises彈塑性模型的UMAT子程序編寫實例
6.3 用戶自定義接觸面摩擦模型子程序FRIC
6.3.1 FRIC子程序格式和變量說明
6.3.2 如何在分析中使用自定義接觸面摩擦模型
6.3.3 非線性彈性摩擦模型
6.4 用戶自定義單元子程序UEI
6.4.1 UEL子程序格式和變量說明
6.4.2 如何在分析中使用自定義單元
6.4.3 平面三節(jié)點線彈性梁單元UEL子程序編寫實例
6.5 其他幾個常用的用戶子程序
6.5.1 自定義邊界條件子程序DISP
6.5.2 自定義載荷子程序DLOAD
6.5.3 自定義初始孔隙比分布的子程序VOIDRI
6.6 本章小結
第7章 用戶自定義材料二次開發(fā)
7.1 鄧肯模型的二次開發(fā)
7.1.1 鄧肯模型介紹
7.1.2 鄧肯模型的UMAT子程序編寫
7.1.3 三種不同的應力積分算法
7.1.4 算例驗證
7.2 邊界面模型的二次開發(fā)
7.2.1 邊界面模型介紹
7.2.2 邊界面模型的應力積分算法
7.2.3 編程要點
7.2.4 算例驗證
7.3 本章小結
第8章 土體固結沉降分析
8.1 ABAQUS／Standard中的固結計算功能
8.2 ABAQUS／Standard中與固結計算相關的基本概念
8.2.1 孔隙介質中的流體流動
8.2.2 有效應力原理
8.2.3 固結計算中的孔壓
8.3 使用流體滲透，應力耦合分析步進行固結計算
8.3.1 分析類型
8.3.2 增量步時間步長的選擇
8.3.3 單元選擇
8.3.4 材料模型
8.3.5 載荷和邊界條件
8.3.6 設置初始條件
8.3.7 固結計算中的輸出變量
8.3.8 周結計算中的單位
8.4 算例
8.4.1 太沙基（Terzaghi）一維固結
8.4.2 劍橋粘土地基固結分析
8.4.3 堆載預壓模擬
8.5 本章小結
第9章 非飽和滲流與流固耦合分析
9.1 非飽和滲流問題中的邊界條件
9.1.1 土壩滲流的典型邊界條件
9.1.2 ABAQUS／Standard提供的特殊滲流邊界條件功能
9.2 非飽和滲流問題中的材料模型
9.2.1 飽和度對滲透性能的影響
9.2.2 飽和度與基質吸力之間的關系
9.3 算例
9.3.1 二維均質土壩的穩(wěn)定滲流分析
9.3.2 三維混合壩的穩(wěn)定滲流分析
9.3.3 邊坡降雨入滲分析
9.4 本章小結
第10章 自定義排水板單元的二次開發(fā)
10.1 排水板地基固結的常規(guī)處理方法
10.2 自定義排水板單元的開發(fā)
10.2.1 排水板單元的構造
10.2.2 排水板單元的理論推導
10.2.3 排水板UEL子程序的編寫
10.3 自定義排水板單元的算例驗證
10.3.1 采用實體單元劃分排水板的算例
10.3.2 采用自定義實體單元劃分排水板的算例
10.3.3 Hansbo理論解答
10.4 本章小結
第11章 基樁低應變檢測的數(shù)值模擬
11.1 動力求解方法的簡單介紹
11.1.1 模態(tài)分析方法
11.1.2 直接積分法
11.1.3 動力分析中的阻尼
11.2 ABAQUS／Standard中的隱式積分算法
11.2.1 隱式積分方法的特點
11.2.2 隱式積分算法中的時間步長控制
11.2.3 使用隱式積分算法求解動力問題
11.3 ABAQUS／Explicit中的顯式積分算法
11.3.1 顯式方法適用的問題類型
11.3.2 顯式算法的條件穩(wěn)定性
11.3.3 隱式積分算法中的時間步長控制
11.3.4 使用顯式積分算法求解動力問題
11.4 隱式與顯式求解方法的比較
11.4.1 一般比較
11.4.2 節(jié)點自由度增加對計算資源耗費的影響
11.5 算例分析
11.5.1 低應變動力檢測方法原理簡介
11.5.2 一維桿件內應力波的傳遞分析
11.5.3 PCC樁低應變檢測中的三維效應
11.6 本章小結
第12章 樁基承載力分析
12.1 樁基承載力理論
12.1.1 α方法
12.1.2 β方法
12.2 樁的加載速度
12.3 算例分析
12.3.1 不排水條件下的豎直受載樁
12.3.2 排水條件下的豎直受載樁
12.3.3 管樁豎向載荷作用下的工作性狀
12.3.4 樁在水平載荷作用下的工作性狀
12.4 本章小結
第13章 巖土開挖問題求解
13.1 ABAQUS中的單元生死功能
13.1.1 單元的移除
13.1.2 單元的激活
13.1.3 接觸對的移除和激活
13.1.4 單元生死操作中的注意事項
13.2 算例分析
13.2.1 隧道開挖分析
13.2.2 內撐式基坑開挖模擬
13.3 本章小結
第14章 巖土貫入問題求解
14.1 巖土貫入問題的有限元處理思路
14.2 ABAQUS中的ALE方法
14.2.1 在ABAQUS／Explicit中激活ALE功能
14.2.2 ALE方法的網格劃分方法及控制參數(shù)
14.2.3 ALE方法的解答傳輸方法
14.2.4 ALE分析中的結果分析
14.3 巖土貫入問題算例
14.3.1 靜壓樁擠土效應數(shù)值模擬
14.3.2 粘土地基中的CPT圓錐靜力貫入試驗模擬
14.4 本章小結
第15章 土石壩的靜力與動力分析
15.1 基于ABAQUS的土石壩靜力分析
15.1.1 鄧肯模型的開發(fā)
15.1.2 填方分層施工模擬及新填土層的位移修正
15.1.3 浸水濕化變形的處理
15.2 基于ABAQUS的土石壩動力分析
15.2.1 等效線性模型的開發(fā)
15.2.2 壩體材料的液化判別
15.2.3 永久變形分析
15.3 算例分析
15.3.1 理想均質土石壩的施工及蓄水過程模擬
15.3.2 一維場地地震反應模擬
15.3.3 三維心墻土石壩靜、動力分析
15.4 本章小結
第16章 邊坡穩(wěn)定性分析
16.1 強度折減法的基本原理
16.2 強度折減法在ABAQUS中的實現(xiàn)
16.3 算例分析
16.3.1 二維均質土坡穩(wěn)定性分析
16.3.2 抗滑樁加固土坡穩(wěn)定性分析
16.4 本章小結
參考資料