莫尔-库伦模型，简称MC模型，为理想弹塑性模型，其综合了胡可定律和库伦破坏准则，被广泛用于模拟大部分岩土材料。ANSYS软件从18.2版本开始引入了MC模型，今日水哥就简单介绍下18.2以上版本如何使用MC模型。
具体阐述用法之前，先简单介绍下在ANSYS中MC模型的输入参数。同DP模型，MC模型主要控制参数有5个，其中弹性模量和泊松比控制弹性行为，粘聚力、内摩擦角以及剪胀角控制塑性行为。
除上述5个参数外，还可以输入残余摩擦角以及残余粘聚力，输入参数一览表如下：
上述7个参数（表中5个参数+弹模+泊松比）为MC模型的基本参数，也是我们采用MC模型所必须定义的项目类型，项目类型标识符为Base。除此之外，还有如下项目类型可用于完善MC模型，具体使用时根据需要进行设置。
1、抗拉强度的定义，项目类型标识符为RCUT,输入参数为抗拉强度以及残余抗拉强度。
2、定义抗拉强度屈服面与莫尔库伦屈服面是否相关联，项目类型标识符为RSC,当值为0时代表不关联，当值为2时表示关联。
3、选择子午线类型，项目类型标识符为POTN，当值为0时，为莫尔-库伦势面，为默认值；当值为1时，为压缩子午线势面，当值为2时，为拉伸子午线势面。
除上述项目外，还可以通过定义摩擦角、粘聚力、剪胀角、抗拉强度四个参数的应变软化函数来定义应变软化莫尔-库伦模型，类似FLAC3D软件中的软化莫尔库仑模型，项目类型标识符分别为FRICTION、TENSION、DILATATION 、TENSION。
标准的MC模型输入格式如下：
/prep7
MP,EX,1,20.0E9
MP,NUXY,1,0.2
phi=30 ! 内摩擦角
c=8.7e6 ! 粘聚力
psi=15 ! 剪胀角
phir=20 ! 残余内摩擦角
cr=0.8*c ! 残余粘聚力
sigt=3e6 ! 抗拉强度
sigtr=0.8*sigt ! 残余抗拉强度
TB,MC,1,,,BASE !定义基本参数
TBDATA,1,phi,c,psi,phir,cr
TB,MC,1,,,RCUT !定义抗拉强度
TBDATA,1,sigt,sigtr
TB,MC,1,,,RSC !定义抗拉屈服与剪切屈服是否关联
TBDATA,1,0
当然了，前文输入的材料格式是标准参数输入，在实际使用过程中，对于一般普通的岩土材料，我们计算时只输入内摩擦角和粘聚力即可，类似DP材料本构的输入了。
下面为对比ANSYS中MC模型使用的有效性，以MidasNX作为对比软件，分析如下边坡在顶部荷载作用下的变形。材料弹性模量为35.6Mpa,泊松比为0.28，材料密度为1800kg/m^3，内摩擦角为24.5度，粘聚力为30Kpa,采用平面单元分析。
ANSYS 命令流如下：
finish
/clear
/filname,SX
/prep7
et,1,plane182
keyopt,1,3,2 !平面应变
!================
!材料参数
mp,ex,1,35.60e6
mp,prxy,1,0.28
mp,dens,1,1800
TB,MC,1,,,BASE !定义MC基本参数
TBDATA,1,24.5,30e3
!===================
k,1
k,2,30
k,3,30,15
k,4,20,15
k,5,10,10
k,6,0,10
A,1,2,3,4,5,6
esize,1
amesh,all
!====================
lsel,s,loc,y,15
sfl,all,pres,20e3
!===================
nsel,s,loc,x,0
nsel,a,loc,x,30
d,all,ux,0
nsel,s,loc,y,0
d,all,all,0
!====================
/solu
allsel,all
time,1
autots,on
nsubst,1000
cnvtol,m,-1
acel,,9.8
solve
/post1
plnsol,u,sum
plnsol,s,eqv
模型截图如下：
Midas NX材料参数输入如下：
Midas 模型如下：
结果对比：
一、位移云图
ANSYS位移云图
Midas位移云图
二、应力对比
ANSYS应力云图
Midas应力云图
三、对比结果说明
从云图可见，ANSYS最大位移值为50.84mm，Midas最大位移值为 49.57mm，两者相差约2.56%；ANSYS最大应力值为164077Pa，Midas最大应力值为156099Pa，两者相差约5.11%，考虑网格不同等因素，可见在ANSYS中采用莫尔-库伦模型能达到工程精度。
祝好
ANSYS结构院
2020.08.10
- 最新
- 最热
只看作者