Модуль Геомеханика

Создание моделей материалов с нелинейными свойствами для задач геомеханики

Модуль Геомеханика

Горизонтальные напряжения, зоны деформации и пластичные зоны изображены в соответствии с результатами, полученными из модели разработки грунта. Для моделирования используется модель пластичности Друкера-Прагера.

Моделирование для геотехнических задач

Являясь дополнением к модулю Механика конструкций (Structural Mechanics Module), модуль Геомеханика (Geomechanics) позволяет анализировать различные геотехнические задачи, такие как строительство туннелей, разработка грунта, обеспечение устойчивости склонов, а также возведение подпорных конструкций. На основе ряда нелинейных геомеханических моделей материалов в модуле разработаны специализированные физические интерфейсы для исследования деформации, пластичности и ползучести, а также разрушения скальных и мягких грунтов, и их взаимодействия со сваями, опорами и иными искусственными конструкциями.

Разнообразные геомеханические модели материалов обеспечивают универсальность модуля

Модуль геомеханики поставляется со стандартными нелинейными моделями материалов, описывающими пластичность металлов в соответствии с критериями фон Мизеса и Треска. Однако в основе этого модуля лежат нелинейные модели материалов для грунтов, бетона и скальных пород, встроенные в физические интерфейсы для моделирования механики твердых материалов.


Дополнительные изображения с примерами:

  • Для поддержки дорожной насыпи используются подпорные стенки. Показаны напряжения в колоннах и смещение окружающей среды (изображение граничной поверхности на заднем плане). Для поддержки дорожной насыпи используются подпорные стенки. Показаны напряжения в колоннах и смещение окружающей среды (изображение граничной поверхности на заднем плане).
  • В случае разрушения при растяжении усилие передается от бетонной балки на стержни ее стальной арматуры. Показаны напряжения фон Мизеса в бетоне и продольные напряжения в стержнях арматуры. В случае разрушения при растяжении усилие передается от бетонной балки на стержни ее стальной арматуры. Показаны напряжения фон Мизеса в бетоне и продольные напряжения в стержнях арматуры.
  • Большая пластическая деформация в случае, когда был задан пороговый критерий растяжения. Большая пластическая деформация в случае, когда был задан пороговый критерий растяжения.
Мягкие грунты Скальные грунты и бетон
Cam-Clay William-Warnke
Drucker-Prager Bresler-Pister
Mohr-Coulomb Ottosen
Matsuoka-Nakai Hoek-Brown
Lade-Duncan  

В дополнение к заранее заданным встроенным моделям пластичности, можно создавать пользовательские функции текучести. Их можно создавать либо непосредственно в физических интерфейсах модуля геомеханики, либо с помощью универсального физического интерфейса для определения уравнений в среде COMSOL Multiphysics. При этом пользователю не требуется писать подпрограммы, поскольку можно просто вводить уравнения состояния в соответствующие поля редактирования в интерфейсах. В число этих функций могут входить математические выражения для переменных поля, инварианты напряжений и деформаций, а также производные величины. Если модель рассматриваемого материала зависит от других переменных, например, от расчетного поля температуры или от давления воды, эти переменные можно включать непосредственно в описания материалов. Таким образом, модели материалов, включенные в модуль геомеханики, можно адаптировать и расширять для более общих классов материалов.

Этот модуль легко комбинируется с аналитическими алгоритмами и описывающими их переменными из других модулей пакета COMSOL. Сюда входят, в частности, физические интерфейсы для описания пороэластичности, потоков в пористых средах и передвижения растворенных веществ, представленные в модуле Течения в пористых средах (Subsurface Flow Module).

Flexible and Smooth Strip Footing on Stratum of Clay

Tunnel Excavation

Deep Excavation

Concrete Beam With Reinforcement Bars

Block Verification

Isotropic Compression With Cam-Clay Material Model

Triaxial Test

Parameterized Concrete Beam