问题描述:
塑性零步(plastic nil-step)的意义和用途是什么?
解答:
塑性零步实际上就是塑性计算阶段,只是在这个塑性计算阶段中不再施加任何新的荷载和作用。从这个意义来讲,在阶段浏览器中新增的任意一个计算阶段,其初始状态都可以称为塑性零步(相对于上一个计算阶段的模型设置无任何改变,且默认为塑性计算),除非手动修改其计算类型(比如修改为动力计算、固结计算等)或者几何、荷载状态(如激活或冻结土体、结构、荷载,修改对象参数等)等。
塑性零步一般用来求解模型中存在的不平衡力,以使模型应力场重新达到平衡状态。常见的几种情况如下:
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施加较大加载的情况下,比如初始应力采用重力加载计算,此时模型应力场中可能会存在不平衡力,在其后增加一个塑性零步,则可使应力场达到最终破坏状态。
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初始应力采用K0方法计算时,如果该应力场并未达到平衡,比如地表或地层并非完全水平分布,或者场地地下水位并非位于同一高程的情况,此时增加一个塑性零步,可解决应力场不平衡的问题。
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初始应力采用K0方法计算时,如果模型应力场中出现塑性区,比如在采用摩尔-库伦强度准则的本构模型当中,则该应力场有可能已经违背破坏准则,此时增加一个塑性零步,可使应力场重新服从破坏条件。
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必要时,可以增加一个塑性零步,降低其迭代容差,来提高当前计算阶段平衡应力场的计算精度。
对于以上应用,需要注意以下几点:
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塑性零步中无需修改任何几何、荷载等条件,也无需修改水力条件。
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如果K0计算所得到初始应力场远未达到平衡状态,则其后增加的塑性零步也很难计算收敛,此时最好采用重力加载方法计算初始应力场。比如,分析模型中存在陡坡的情形。
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初始应力计算之后的塑性零步中所计算的位移,需要在后续计算阶段中将其清零,可参考“重置位移为零”,以免影响后续计算阶段的结果。