MARC实现本构模型课件

土体本构模型的MARC实现及应用ImplementingSoilModelstoMARCandApplications土工数值计算专题指导教师：张建民教授报告人：王刚与水木清华FEA版同志们交流。2003.04.16报告提纲MARC简介本构模型模块在计算程序中的任务一个土体动本构模型的MARC实现应用MARC做水平地基动力反应分析应用MARC做土石坝动力反应分析MARC简介特点：基于直接约束法的接触问题求解。开放式的二次开发平台（几何建模、网格划分、边界定义、材料特性、分析求解、结果输出）非线性有限元分析软件。（1965开发，1972第一版，后被MSC.SoftWare收购）MARC在土工方面的功能修正剑桥模型SoilAnalysisofanEmbankment示例的计算模型SoilAnalysisofanEmbankment竖向应力分布SoilAnalysisofanEmbankment孔隙比e的分布报告提纲MARC简介本构模型模块在计算程序中的任务一个土体动本构模型的MARC实现应用MARC做水平地基动力反应分析应用MARC做土石坝静动力分析内力和位移的关系本构模型本构模型的任务提供一个迭代用的矩阵(切线or割线弹塑性矩阵、弹性矩阵、或者是对角元)对于给定的应变状态确定出应力状态报告提纲MARC简介本构模型模块在计算程序中的任务一个土体动本构模型的MARC实现应用MARC做水平地基动力反应分析应用MARC做土石坝静动力分析MARC本构模型添加模块材料各向异性行为弹塑性理论：屈服等效应力，硬化规律，流动法则。子程序：hypela和hypela2Hypela子程序说明subroutinehypela(d,g,e,de,s,temp,dtemp,ngens,n,nn,kc,mats,ndi,nshear)dstressstrainlawtobeformedbyusergchangeinstressduetotemperatureeffectsetotalstraindeincrementofstrainSstress-shouldbeupdatedbyusertempstatevariablesngenssizeofstress-strainlawnelementnumbernnintegrationpointnumbermatsmateriali.d.已经添加的土体模型Duncan－Chang模型(2001年)沈珠江双屈服面模型(2001年)边界面动本构模型（2003年）已经应用于天生桥面板堆石坝的反馈分析及面板脱空分析。（张丙印等，2002）模型的基本架构弹性应变模型的基本架构塑性剪应变边界面：硬化规律：塑性模量：状态和历史变量边界面应力比前期弹性模量K和G前期的塑性模量Hp加载方向流动方向应力转折点StateVariableHypela程序流程初始化判断刚度集成or求应力建立迭代矩阵(弹性矩阵or弹塑性矩阵)根据应变增量求应力（Stress_Recovery）返回Marc控制收敛性控制应力应变曲线形状程序的使用设置初始应力和相应初始应力的边界条件。状态变量的设置迭代条件和求解器的选择迭代方法刚度矩阵存储方式解线性方程组的方法程序的验证－－三轴压缩三轴应力状态程序的验证－－三轴压缩轴向应力～应变曲线程序的验证－－单剪单剪应力状态程序的验证－－不排水单剪程序的验证－－排水单剪程序验证（迭代方法）弹性矩阵（对称，半带宽存储，迭代次数多，每次时间少，用ModifiedN－R迭代）弹塑性矩阵（非对称，全带宽存储，迭代次数少，每次时间长）弹塑性矩阵的一半程序验证（迭代方法）动力计算时，迭代方法不一样，刚度阻尼可能不一样。报告提纲MARC简介本构模型模块在计算程序中的任务一个土体动本构模型的MARC实现应用MARC做水平地基动力反应分析应用MARC做土石坝静动力分析水平地基动力反应分析等效线性的动力反应粘弹性模型的应力应变曲线将土体视为粘弹性材料。通过等效弹性模量和等效阻尼比随剪应变变化来反映非线性。计算中需迭代得到一个与应变协调的体系。模型的模量衰减曲线双曲线模量衰减关系模型的阻尼特性计算模型及模量和阻尼曲线基岩土层MARC计算模型为了保证只产生水平剪切，应该让同一高程的所有结点享有用一自由度。通过Link实现。输入地震波LomaPrietiaearthquake地面加速度反应应力应变响应报告提纲MARC简介本构模型模块在计算程序中的任务一个土体动本构模型的MARC实现应用MARC做水平地基动力反应分析应用MARC做土石坝动力分析计算模型9