ABAQUS岩土工程实例详解 费康,彭劼 编著 著 专业科技 文轩网

基础篇
第1章ABAQUS快速入门10
1.1ABAQUS介绍10
1.1.1ABAQUS概述10
1.1.2ABAQUS软件体系10
1.2ABAQUS通用约定11
1.3ABAQUS/CAE基础13
1.3.1ABAQUS/CAE的启动方式14
1.3.2ABAQUS/CAE主界面构成14
1.3.3ABAQUS/CAE中鼠标的使用16
1.3.4ABAQUS的常用文件格式17
1.4ABAQUS/CAE中的功能模块19
1.4.1Part（部件）模块20
1.4.2Property（性质）模块25
1.4.3Assembly（装配）模块29
1.4.4Step（分析步）模块31
1.4.5Interaction（相互作用）模块33
1.4.6Load（荷载）模块36
1.4.7Mesh（网格）模块38
1.4.8Job（任务）模块44
1.4.9Visualization（可视化）模块45
1.4.10Sketch（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
2.2.1Mohr-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（Criticalstateplasticitymodel）85
2.3算例87
2.3.1Mohr-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
3.1ABAQUS/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-basedcohesivebehavior）107
3.2.5接触面的结果输出变量107
3.3ABAQUS/Standard中的通用接触（GeneralContact）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
4.1.3ABAQUS/CAE中用户子程序调用方式131
4.2用户自定义位移子程序DISP131
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DLOAD134
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FRIC136
4.4.1子程序功能136
4.4.2FRIC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SIGINI143
4.5.1子程序功能143
4.5.2SIGINI子程序格式和变量说明143
4.6用户自定义初始孔隙比VOIDRI144
4.6.1子程序功能144
4.6.2VOIDRI子程序格式和变量说明144
4.7常用应用程序144
4.7.1SINV计算应力不变量144
4.7.2SPRINC计算主应力/主应变145
4.7.3SPRIND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
8.1.2ABAQUS/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
9.1.1a方法219
9.1.2b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
10.1ABAQUS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
12.1ABAQUS中的非线性问题求解方法287
12.1.1Newton（牛顿）迭代方法287
12.1.2非线性问题的收敛控制标准288
12.2UMAT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
12.2.3CAE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
13.1UEL子程序简介328
13.1.1子程序功能328
13.1.2UEL工作原理328
13.1.3子程序格式和变量说明329
13.2UELMAT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_MECH332
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
14.1ABAQUS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
14.2ABAQUS/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
14.3ABAQUS/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