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).

Tunnel Excavation

Flexible and Smooth Strip Footing on Stratum of Clay

Parameterized Concrete Beam

Deep Excavation

Concrete Beam With Reinforcement Bars

Block Verification

Isotropic Compression With Cam-Clay Material Model

Triaxial Test