904
شناسه خبر: 904
بازدید: 15

در این پست بنابر درخواست زیاد مخاطبان پرتال جامع مهندسی عمران آموزش مدل کردن خاک در اباکوس را به صورت تصویری تهیه نموده ایم.

توجه : برای دانلود ویدیو آموزش نرم افزار اباکوس با مدلسازی یک مثال کاربردی اینجا کلیک کنید.

با توجه به اینکه نرم افزار آباکوس بیشتر برای مدل سازی جامدات استفاده می شود، در این آموزش خاک ماسه ای خشک متراکم با درصد تراکم حدود 75 درصد را که در واقع یک مصالح متخلخل می باشد را مدل سازی نموده ایم. هدف از این آموزش تعریف خصوصیات مختلف مصالح خاک در اباکوس می باشد به صورتی که نرم افزار بهترین شناخت را از مصالح متخلخل خاک داشته باشد.

ابعاد مد نظر برای نمونه خاک ماسه ای 1 متر در 1 متر می باشد. برای تعریف مصالح خاک در اباکوس در ماژول Part بر روی آیکون Create Part کلیک کنید و تنظیمات پنجره باز شده را مطابق تصویر زیر اعمال نمایید.

توجه داشته باشید که Approximate size صرفا ابعاد محیط کاری شما را مشخص می کند که در این آموزش ابعاد محیط کاری را 2 متر در نظر گرفته ایم. برای اشنایی با واحد پارامترهای مختلف در آباکوس، پست اشنایی با واحد در آباکوس را مطالعه نمایید تا دید مناسبی نسبت به واحد پارامترهای مختلف داشته باشید.

مدل کردن خاک در اباکوس

در صفحه Sketch بر روی آیکون (Create Lines : Rectangle (4 Lines کلیک کنید. در Prompt Area ابتدا مختصات 0,0 را وارد کنید و Enter بزنید.

مدل کردن خاک در اباکوس

سپس مختصات 1,1 را وارد کنید و مجدد Enter را بزنید. در ادامه در Prompt Area بر روی Cancel procedure و سپس Done کلیک کنید.

Promp area در اباکوس

prompt area در اباکوس

برای تعریف مصالح خاک، به ماژول Property مراجعه کنید و بر روی ایکون Create Material کلیک کنید. نام مصالح را Sand Material در نظر بگیرید و از منو General مورد Density را انتخاب کنید.

مقدار چگالی خاک را 1700 کیلوگرم بر متر مکعب وارد نمایید. توجه داشته باشید که این مقدار چگالی متناظر با درصد تراکم 75 درصد می باشد.

چگالی خاک در اباکوس

در ادامه از منو Mechanical مورد Elasticity و سپس Elastic را انتخاب نمایید. مدول یانگ خاک را برابر 75 مگاپاسکال و ضریب پواسون را 0/3 وارد کنید.

الاستیسیته خاک در اباکوس

سپس از منو Mechanical مورد Plasticity و سپس Mohr Coulomb Plasticity را انتخاب کنید و مقادیر را مطابق تصاویر زیر وارد کنید.

اموزش اباکوس در مهندسی عمران

پلاستیسیته خاک در اباکوس

توجه داشته باشید که مقدار زاویه اتساع را تحت هیچ شرایطی برابر صفر در نظر نگیرید چرا که احتمال بروز خطا به هنگام انالیز مدل وجود دارد.

همچنین منظور از Cohesion Yield Stress در واقع چسبندگی خاک می باشد که چون خاک ماسه ای می باشد چسبندگی کمی برابر 100 پاسکال برای آن در نظر گرفته ایم. توجه داشته باشید که اگر این مقدار چسبندگی حتی برای خاک های دانه ای برابر صفر در نظر گرفته شود به هنگام انالیز، مدل شما دچار خطا می شود.

منظور از Abs Plastic Strain قدر مطلق کرنش پلاستیک می باشد که مقدار آن برای مقدار چسبندگی خاک برابر صفر در نظر گرفته می شود.

در ماژول Assembly بر روی Create Instance کلیک کنید و در پنجره باز شده Sand را انتخاب کنید و بر روی Ok کلیک کنید.

اباکوس در عمران

در ادامه به منظور تعریف نسبت تخلخل خاک ( نشانه خلاء ) و همچنین تنش ژئواستاتیک در ماژول Load بر روی Create Predefine Field کلیک کنید.

در پنجره باز شده نام را Geostatic Stress بگذارید و از بخش Mechanical مورد Geostatic Stress را انتخاب کنید و بر روی Continue کلیک کنید.

تنش ژئواستاتیک در اباکوس

در  Prompt Area تیک مربوط به Create Set را بردارید و با انتخاب پارت مربوط به خاک بر روی Done کلیک کنید.

اباکوس

در پنجره باز شده مقادیر را به صورت تصویر زیر وارد کنید.

Geostatic Stress در اباکوس

توجه داشته باشید که برای محاسبه تنش ژئواستاتیک نمونه خاک در اباکوس از رابطه زیر استفاده می شود.

تنش = وزن مخصوص x ارتفاع + فشار سربار

منظور از ارتفاع، فاصله از سطح خاک می باشد. با توجه به اینکه محور های مختصات در گوشه پایین سمت چپ نمونه قرار دارد برای دو تراز مشخص از خاک مقدار تنش ژئواستاتیک را به نرم افزار اعمال می کنیم و نرم افزار به صورت اتوماتیک با درون یابی و برون یابی برای ترازهای دیگر خاک این مقدار تنش را محاسبه می کند.

برای سطح بالایی خاک که فاصله قائم آن از محورهای مختصاتی برابر یک متر می باشد مقدار تنش ژئواستاتیک برابر صفر و برای سطح پایینی خاک که فاصله آن از محورهای مختصاتی برابر صفر متر می باشد مقدار تنش ژئواستاتیک به صورت زیر محاسبه می شود که باید دقت داشته باشید که مقدار آن در نرم افزار به صورت منفی وارد شود.

1700 x 9.81 + 0 = 16677 Pa

فشار جانبی خاک نیز برای خاک ماسه ای از رابطه زیر محاسبه می شود.

Ko = 1 – sin 40 = 0.255

در ادامه قصد داریم نسبت تخلخل خاک را به نرم افزار اعمال کنیم. به این منظور در ماژول Load بر روی Create Predefine Field کلیک کنید. سپس نام آن را Void Ratio بگذارید و از بخش Other مورد Void ratio را انتخاب و بر روی Continue کلیک کنید. نمونه خاک را انتخاب کنید و Enter بزنید.

در پنجره باز شده مقدار نسبت تخلخل را 0/4  در نظر بگیرید.

نسبت تخلخل در اباکوس

از اینکه با آموزشی دیگر با ما همراه بودید سپاسگذاریم. شما می توانید سوالات احتمالی در رابطه با این آموزش را از بخش نظرات با ما در میان بگذارید.

توجه : برای دانلود ویدیو آموزش نرم افزار اباکوس با مدلسازی یک مثال کاربردی اینجا کلیک کنید.

نویسنده

محمد حسن دانشور
در دوران دانشجویی در دانشگاه شیراز آرزو داشتم بستری وجود داشته باشد تا هم با تولید محتوا تخصصی، به ابهامات درون ذهنم پاسخ دهد و هم اینکه بتوانم سوالات خود را در رابطه با نرم افزارهای مختلف با متخصصین امر مطرح نمایم. آن ارزو هم اکنون با همراهی تیمی مجرب با "گروه مهندسی فراعمران" محقق شده است. | بنیان گذار گروه مهندسی فراعمران
  1. با عرض سلام و تشکر بابت اطلاع بسیار خوبتون

    من میخواستم در آباکوس شکل دهی خاک ( که نهایتا بعد از پخت به اجر تبدیل می گردد) را مدلسازی کنم، آیا این امکان وجود دارد؟

    اگر بخواهم مسئله رو با جزئیات بیان کنم:
    هدف مدلسازی رفتار خاک تحت فشار پرس و نیروهای جانبی است؛ در شرایطی که مقداری خاک مشخص(چگالی، دانه بندی و…) در یک قالب ریخته شده و تحت فشار پرسینگ قرار می گیرد. نیروهای جانبی که به اطراف قالب از طریق این خاک وارد می شود، چه مقدار است؟

    1. سلام
      در این زمینه خود بنده فعالیتی نداشته ام و هنوز شاهد مدلسازی آن توسط کسی نبوده ام اما با توضیحاتی که فرموده اید به نظرم نباید مشکلی باشد و امکان مدلسازی آن وجود دارد.
      موفق باشید.

  2. سلام جناب مهندس.ممنون میشم به این سوالم در مورد خاک پاسخ بدین.من قصد دارم اینتراکشن بین خاک و لوله رو مدل کنم(لوله بر روی خاک قرار داره و هدف شبیه سازی کمانش جانبی است) اطلاعات مسئله ام شامل اصطحکاک جانبی بین خاک و لوله هستش.مشخصات خاک هم مثل مثال بالا داده شده.من از استپ دینامیک اکسپلیسیت استفاده می کنم و برای اعمال اینتراکشن میخام از سابروتین VFRIC استفاده کنم تا اصطحکاک در دو جهت جانبی و محوری رو بتونم مدل کنم.ولی من ضریب اصطحکاک در جهت جانبی رو ندارم آیا باتوجه به اطلاعات داده شده میشه ضریب اصطحکاک جانبی رو محاسبه کرد؟آیا بین ضریب اصطحکاک جانبی و محوری رابطه ای وجود داره؟

    1. سلام
      دو نکته :
      ۱- اول اینکه ایتدا به این فکر نباشید که از سابروتین برای اینتراکشن استفاده کنید. ابتدا از یک اینترکشن ساده تر مثل Surface to Surface استفاده کنید ببینید نرم افزار به چه صورت جواب می دهد بعد از اینکه اطمینان حاصل کردید که جواب ها به نسبت منطقی است سراغ سابروتین نویسی بروید.
      ۲- ضریب اصطکاک اصولا نباید در جهات مختلف متفاوت باشد مگر اینکه خاک شما anisotropic یا جنس لوله در جهات مختلف متفاوت باشد. در اینصورت باید به دنبال رابطه ای برای محاسبه ضریب اصطکاک در جهت مد نظر باشید که البته بنده رابطه خاصی را سراغ ندارم.

  3. سلام. از توضیحات بسیار خوب و عالی تون تشکر می کنم. میشه بدونم وزن واحد شناوری خاک (submerged unit soil weight) رو به چه صورت باید وارد کرد ؟ من از سالید برای شبیه سازی خاک استفاده کردم.

    1. سلام
      از حسن نظر شما ممنونم.
      خودتان وزن مخصوص شناوری را برای خاک مورد نظر حساب کنید. آن را بر شتاب جاذبه تقسیم کنید تا چگالی به دست آید. حال در نرم افزار از ماژول Property چگالی را تعریف کنید. در ضمن ویدیو آموزش نرم افزار آباکوس را ببینید به شما کمک خواهد کرد.

    1. سلام

      ببینید اگر شما بخواهید تزریق دوغاب در خاک را مدلسازی کنید کار بسیار پیچیده می شود و لزومی هم ندارد. پیشنهاد بنده این است که اثر تزریق دوغاب را بر مشخصات مکانیکی خاک لحاظ کنید در این حالت توده خاک شما دو بخش دارد که یک بخش آن بدون دوغاب است و بخش دیگر با دوغاب. سپس می توانید بین این دو ناحیه خاک اینتراکشن تعریف کنید.
      موفق باشید

  4. سلام و سپاس گزار برای مطلب بسیار کاربردیتون … من یک دیوار حفاظتی رودخانه رو در آباکوس مدل کردم و طبق گفته های شما خاک رو مدل کردم و سوالم اینه که آیا آب هم با این شرایط میشه مدل کرد یعنی در قسمت مشخصات مصالح بهش وزن مخصوص آب رو بدم فقط ؟ و اینکه من از روش موهر کولمب که استفاده میکنم نهایتا هنگام آنالیز با این خطا مواجه میشم که روش موهر کولمب نمیتونه از کرنش صفحه ای استفاده کنه … فکر میکنم مشکلم از مش بندی باشه و نهایتا خاکمم کلی تغییر شکل میده

    من ارشد سازه هستم و موضوع تزم اینه متاسفانه کسی از اساتید نمیتونن کمکم کنن
    ممنون میشم از پاسخگوییتون

    1. سلام

      در رابطه با مدل کردن اب بستگی به ماهیت مسئله و هدف از اعمال آن دارد به عنوان مثال اگرقصد داشته باشید فشار آب حفره ای را با مدلسازی اب در نظر بگیرید بهتر است با استفاده از Step و شرط مرزی آن را اعمال کنید.

      در رابطه با مدل رفتاری مور کولمب مشکل را خود نرم افزار اطلاع داده است در این مورد می توانید از مدل دراکر پراگر استفاده کنید.

      موفق باشید

      1. سلام مجدد و سپاس گزار از پاسخگویی شما،،،مثال شما برای خاک خشک بود،اگه بخوام خاک رو اشباع در نظر بگیریم،،،و تحلیل هم از نوع آباکوس explicit باشه،،پیشنهاد شما چیه؟
        این رو میدونم که با ضریب نفوذ پذیری و تخلخل در قسمت مشخصات مصالح میشه اشباع بودن خاک رو لحاظ کرد که باید تحلیل غیر از اباکوس explicit باشه،،

        1. سلام

          بستگی دارد بخواهید چه نوع خاکی را مدلسازی کنید. اگر خاک ماسه ای باشد می توانید از ماژول Load یک میدان از پیش تعریف شده از نوع Saturation تعریف کنید و میزان اشباع خاک را وارد کنید. اما اگر مثلا خاک ریزدانه باشد و بخواهید تحکیم را برای خاک اشباع مدلسازی کنید بهتر است از استپ Soil استفاده کنید و مجدد از ماژول Load یک میدان از پیش تعریف شده از نوع Pore Pressure تعریف کنید و مشخص کنید که از چه مرزها و یا سطوحی استهلاک فشار آب حفره ای صورت می گیرد.

          1. سلام
            در میدان از پیش تعیین شده Saturation میزان اشباع خاک باید بر حسب درصد وارد شود یا درجه. به عنوان مثال میگم برای تعریف اشباع کامل ما باید میزان اشباع را در نرم افزار ۱۰۰ تعریف کنیم یا ۱؟
            ممنون

  5. با سلام
    من یک مدل تراکم دینامیکی را در آباکوس مدل کرده ام
    همه تحلیل ها درست پیش می رود و تراکم اتفاق می افتد ولی بعد از تراکم حد اکثر مدل ناگهان شروع به تورم کرده و تراکم شروع به کاهش بسیار زیادی می کند و باگذشت زمان این کاهش ادامه پیدا می کند لطفا راهنمایی می فرمایید که در کدام قسمت از مدلسازی اشباه انجام داده ام
    با تشکر

    1. سلام جناب مهندس

      ببینید با جزئیاتی که شما فرموده اید امکان قضاوت دقیق وجود ندارد اما به احتمال زیاد مشکل در شرایط مرزی یا بارگذاری است.
      احتمال اینکه بارگذاری یا شرایط مرزی در Step های مختلفی که تعریف کرده اید دستخوش تغییر شده باشند زیاد است، بنابراین ابتدا برای رفع مشکل دو مورد ذکر شده را واکاوی کنید.

      موفق باشید

مشاوره از طریق واتساپ