[Radle]

Приветствую всех форумчан!
У меня возникла следующая задача: необходимо провести расчет подземного трубопровода при быстрых перемещениях грунта.
Для решения этой задачи необходимо учитывать динамический коэффициент прочности и вязкие свойства грунтов.
Прослышал, что приложение Ansys CivilFem моделирует различные грунты, однако из того, что я прочитал грунты моделируются сплошь упруго-пластическими моделями.

Так как ни Ansys ни CivilFem я не владею возникают вопросы концептуального характера:
1) Существует ли в CivilFem модели грунтов, учитывающие их упруго-вязко-пластические и динамические свойства (желательно с нелинейной вязкостью)?
2) В Ansys есть элементы, позволяющие моделировать упругое основание (shell 63, beam 54), а существует ли возможность смоделировать упруго-вязко-пластическое основание?
3) Стоит ли мне новичку связываться с CivilFem, или проще в простом Ansys попытаться смоделировать такое упруго-вязко-пластическое основание?

Спрашиваю, так как не хотелось бы потратить несколько месяцев на изучение какого-либо продукта, чтобы понять, что он тебе в принципе и не нужен.

Заранее благодарю за ответы!

[СергейД]

civilfem вам не нужен. тем более его развитие остановлено.
в ансис можно. делали подобное.
но есть немало проблем.
самостоятельно у вас получится очень небыстро.
нужно заказывать расчет с обучением.
проблема не столько даже в расчете, сколько в адекватности принимаемых хк грунтов.
нужен натурный эксперимент для примерно аналогичной ситуации.

[metod]

что такое динамический коэффициент прочности? я такой в изысканиях не встречал. да и в каких моделях грунта Вы его (коэффициент) встречали?

[Radle]

Сообщение от СергейД civilfem вам не нужен. тем более его развитие остановлено. в ансис можно. делали подобное. но есть немало проблем. самостоятельно у вас получится очень небыстро. нужно заказывать расчет с обучением. проблема не столько даже в расчете, сколько в адекватности принимаемых хк грунтов. нужен натурный эксперимент для примерно аналогичной ситуации.

Спасибо за оперативный ответ!
Проблема в отыскании характеристик грунтов действительно серьезная, но я уже решил подобную задачу в линейной постановке в Matlab, а нелинейность и пластику сам не осилил, поэтому решил обратиться к Ansys. Это я к тому, что некоторый задел по грунтам уже имеется из открытой литературы.
Теперь хотя бы буду знать куда копать. Тогда в Ансисе попытаюсь с помощью элементов COMBIN создать подобное упруго-вязко-пластичное основание хотя бы в 2D постановке, это ведь возможно сделать без больших потерь времени, сил и здоровья? .

2metod
В разных источниках литературы по-разному называется. Может называться динамический модуль упругости или динамический модуль деформации. Грунты (как и большинство тел) по-разному сопротивляются, при статических и динамических нагружениях. Сопротивление при динамикенамного больше, отсюда возникает такое понятие - динамический модуль упругости. Он кстати учитывается при проектировании дорожных одежд, и ГОСТ есть по определению динамического модуля, сейчас не скажу его номер, если интересно могу поискать.

[metod]

я к тому, что песчаные грунты вроде как при динамическом динамическом нагружении ведут себя также, как и при статике. Но вот глинистые действительно работают по другому, и тут на первое место встает недренированная прочность сдвига.

[СергейД]

термин динам коэфф прочности был непонятен.
динам модуль упругости= понятен, встречается часто. его определяют как ro*c^2 через замеренную скорость звука С в грунте.
для фундаментов он по опыту обычно примерно на порядок больше модуля деформации. можете проверить
оценки есть в Бирбраере (прочность аэс).

combin39 возможен, если знаете, что задавать.
если хотите определить, что задавать=
нужно решить контактную задачу с грунтом по Друкеру-Прагеру.

[Radle]

Сообщение от metod я к тому, что песчаные грунты вроде как при динамическом динамическом нагружении ведут себя также, как и при статике. Но вот глинистые действительно работают по другому, и тут на первое место встает недренированная прочность сдвига.

Песчаные грунты при динамике и статике тоже ведут себя по-разному, особенно водонасыщенные. Некоторые данные приведены в книге Ляхова.

Сообщение от СергейД термин динам коэфф прочности был непонятен.

Согласен, некорректно определил термин, имел в виду динамический модуль упругости

Сообщение от СергейД combin39 возможен, если знаете, что задавать.

Моделирование грунтов пружинно-демпферными моделями - распространенная вещь и приводится у многих автором, например у того же Ляхова. Подробный обзор таких моделей можно найти в труде Вялова. Поэтому я и хочу использовать сочетания combin14,39,40 или других элементов, чтобы построить такую упруго-вязко-пластическую модель с нелинейной вязкостью и упругостью.

Сообщение от СергейД если хотите определить, что задавать= нужно решить контактную задачу с грунтом по Друкеру-Прагеру.

Но ведь модель Друкера-Прагера - это упруго-пластическая модель, не учитывающая вязких свойств грунтов. Эта модель не даст изменения свойств грунтов при разных скоростях нагружения (как раз то, что я хочу уловить). Или я ошибаюсь?

[metod]

Сообщение от Radle У меня возникла следующая задача: необходимо провести расчет подземного трубопровода при быстрых перемещениях грунта.

Radle, Вас же интересует именно движение грунта, т.е. воздействие грунта на трубу. Если, у Вас водонасыщенный грунт, то скорее всего надо переходить к "тяжелой" жидкости. Существует аналитическое решение воздействия селей на трубопровод. Я специально не стал предлагать вариант взаимодействия трубопровода на грунт через динамический коэффициент постели, поскольку на мой взгляд у Вас задача другая.

[Radle]

Сообщение от metod Radle, Вас же интересует именно движение грунта, т.е. воздействие грунта на трубу. Если, у Вас водонасыщенный грунт, то скорее всего надо переходить к "тяжелой" жидкости. Существует аналитическое решение воздействия селей на трубопровод. Я специально не стал предлагать вариант взаимодействия трубопровода на грунт через динамический коэффициент постели, поскольку на мой взгляд у Вас задача другая.

Наверное я опять-таки неточно сформулировал свою задачу.
У меня есть подземный трубопровод, со стороны грунта на него воздействуют динамические нагрузки (грунт перемещается). Эти перемещения могут протекать с разной скоростью. Мне нужно проанализировать какое будет напряженное состояние трубы в разных грунтах при разных скоростях воздействия. Причем основным объектом исследования является именно труба и распределение напряжений в трубе, как распределятся напряжения в грунте остается за полем моего рассмотрения. Поэтому я и хочу такую систему смоделировать как упруго-пластичную балку на упруго-вязко-пластичном основании. В общем-то по аналогии с моделированием грунта пружинами (основание Винклера), только вместо пружин намного более сложная конструкция.

[metod]

Сообщение от Radle Наверное я опять-таки неточно сформулировал свою задачу. У меня есть подземный трубопровод, со стороны грунта на него воздействуют динамические нагрузки (грунт перемещается). Эти перемещения могут протекать с разной скоростью. Мне нужно проанализировать какое будет напряженное состояние трубы в разных грунтах при разных скоростях воздействия. Причем основным объектом исследования является именно труба и распределение напряжений в трубе, как распределятся напряжения в грунте остается за полем моего рассмотрения. Поэтому я и хочу такую систему смоделировать как упруго-пластичную балку на упруго-вязко-пластичном основании. В общем-то по аналогии с моделированием грунта пружинами (основание Винклера), только вместо пружин намного более сложная конструкция.

я что-то не понимаю, если грунт потек, то он никак не держит трубу. другой вопрос, что грунт либо потек локально и сопротивление оказывает грунт, не вовлеченный в движение. другой вариант, что нагрузка на трубу приходится только фронтально и тогда вступает в работу грунт с тыла. и я подозреваю, что если нагрузка не вызывает колебание трубопровода, то и динамику грунтов не следут учитывать. далее, если действительно динамика присутствует, то возможно и вязкости никакой нет.

[Radle]

2 metod
При быстром нагружении грунта, грунт сопротивляется "ненарушенной" структурой в том числе за счет своих вязких свойств. Отсюда и получается динамический модуль упругости, который намного больше статического. С течением времени в грунте протекают различные процессы за счет которых происходит релаксация напряжений (и увеличение деформаций). При релаксации вязкость также играет существенную роль (оно в общем-то и определяет время релаксации). И не обязательно, чтобы напряжения доходили до текучести. Так как меня интересует труба, то она может развалиться еще до того, как грунт пройдет все стадии диаграммы напряжение-деформация и потечет.

[metod]

Я повторюсь, что для песчаных грунтов: если перемещение трубы не знакопеременное, то и реакция грунта будет обычной. Однако, если нагружение составляет долю секунды, тогда действительно сопротивление будет выше, но и надо помнить, что у трубы тогда надо еще учесть инерцию, которая, в свою очередь еще больше снизит реакцию. Если процесс течения грунта продолжительный и не вызывает колебания грунта, тогда коэффициент постели будет обычным.

[Radle]

Сообщение от metod Я повторюсь, что для песчаных грунтов: если перемещение трубы не знакопеременное, то и реакция грунта будет обычной. Однако, если нагружение составляет долю секунды, тогда действительно сопротивление будет выше, но и надо помнить, что у трубы тогда надо еще учесть инерцию, которая, в свою очередь еще больше снизит реакцию. Если процесс течения грунта продолжительный и не вызывает колебания грунта, тогда коэффициент постели будет обычным.

Я с Вами согласен, это я понимаю.
При быстрых скоростях за короткий промежуток времени могут происходить значительные перемещения, учитывая что сопротивление грунта будет выше, то это может внести существенные изменения в НДС трубопровода. То что необходимо учитывать инерцию - это я тоже понимаю, планировал её учесть, только не очень понимаю почему инерция трубы снизит реакцию на грунт, они ведь движутся в одну сторону?
И раз зашел разговор - можно ли в Ansys в двумерной или трехмерной постановке учесть инерционность трубы? И еще - можно ли сделать так, чтобы пружины, демпферы и другие элементы Combin сами обладали массой?

[metod]

я ансис не знаю. знаю абакус. инерционная сила направлена в противоположном направлении перемещения.

[Radle]

Сила то понятно, сила инерции от трубы будет направлена в грунт, что увеличит реакцию со стороны грунта на трубу. Но это всё равно только если ускорение есть, я пока рассматриваю задачу без ускорения, с постоянной скоростью.

[metod]

нет ускорения = нет динамики

[MrWhite]

Сообщение от Radle Но ведь модель Друкера-Прагера - это упруго-пластическая модель, не учитывающая вязких свойств грунтов. Эта модель не даст изменения свойств грунтов при разных скоростях нагружения (как раз то, что я хочу уловить). Или я ошибаюсь?

Для модели Друкера-Прагера не ошибаетесь. Для модели расширенного Друкера-Прагера - ошибаетесь.

Сообщение от Radle ... как распределятся напряжения в грунте остается за полем моего рассмотрения.

Сие будет вызывать серьезные недоверие к результатам.

[Radle]

Сообщение от MrWhite Для модели Друкера-Прагера не ошибаетесь. Для модели расширенного Друкера-Прагера - ошибаетесь.

А в Ansys модель расширенного Друкера-Прагера имеет место быть? Ею можно пользоваться для решения данной задачи?

Сообщение от MrWhite Сие будет вызывать серьезные недоверие к результатам.

Почему, если объект моего исследования - трубопровод, а не грунт? Грунт заменяю физической моделью, которая дает адекватную рекацию со стороны грунта на трубу.
По аналогии с моделью Винклера - она не дает напряжений в грунте и ни у кого недоверие к результатам не вызывает.

[MrWhite]

Сообщение от Radle А в Ansys модель расширенного Друкера-Прагера имеет место быть? Ею можно пользоваться для решения данной задачи?

Модель эта есть в Ansys. Есть также ее описание на английском. А вот на счет использования ответа не дам. По идее она как раз и есть, то что Вам нужно, но я не уверен что Вы найдете человека, кто ответит на вопросы по ней. Я ее изучал, восхитился возможностями и отложил в ящик

Сообщение от Radle Почему, если объект моего исследования - трубопровод, а не грунт? Грунт заменяю физической моделью, которая дает адекватную рекацию со стороны грунта на трубу. По аналогии с моделью Винклера - она не дает напряжений в грунте и ни у кого недоверие к результатам не вызывает.

Какие нелинейные модели грунта реализованы по аналогии с моделью Винклера?

[Radle]

Сообщение от MrWhite По идее она как раз и есть, то что Вам нужно, но я не уверен что Вы найдете человека, кто ответит на вопросы по ней. Я ее изучал, восхитился возможностями и отложил в ящик

Даже не знаю в таком случае радоваться тому что она есть или нет Будем стараться разобраться Спасибо за ответ!

Сообщение от MrWhite Какие нелинейные модели грунта реализованы по аналогии с моделью Винклера?

Модель Винклера - по определению модель упругого основания, нелинейности не дает. Однако часто при расчете трубопроводов основание заменяют нелинейными пружинами, а при достижении некоторого предела по напряжениям или перемещениям сопротивление остается постоянным, моделируя текучесть грунта. В общем случае рекомендации по расчету трубопроводов в грунте приведены в книге Айнбиндера.
Но помимо этого существует огромное множество пружинно-демпферных моделей, моделирующих работу грунта. Их обзор изложен в книге Вялова.

[MrWhite]

Сообщение от Radle Модель Винклера - по определению модель упругого основания, нелинейности не дает. Однако часто при расчете трубопроводов основание заменяют нелинейными пружинами, а при достижении некоторого предела по напряжениям или перемещениям сопротивление остается постоянным, моделируя текучесть грунта. В общем случае рекомендации по расчету трубопроводов в грунте приведены в книге Айнбиндера. Но помимо этого существует огромное множество пружинно-демпферных моделей, моделирующих работу грунта. Их обзор изложен в книге Вялова.

Ну хорошо, если они у Вас нет сомнений, то спорить я не буду. Однако рекомендовал бы прислушаться к СергеюД. Заменять "пружинками" модель грунта, можно только если хорошо представляешь работу всего массива грунта.

[Radle]

Сообщение от MrWhite Заменять "пружинками" модель грунта, можно только если хорошо представляешь работу всего массива грунта.

Полностью с Вами согласен. В общем-то при любом моделировании нужно хорошо представлять физику моделируемого явления
А расширенная модель Друкера-Прагера в какой версии Ансиса появляется? Просто у меня только 11-й, ищу в хелпе, но нашел только обыкновенную модель, не зависящую от скорости. Плохо искал или ее тут нету?

[MrWhite]

Есть. Смотрите EDP

[Radle]

Ок, спасибо!