参考解是采用在管道和土壤之间设置JOINTC单元来模拟二者的相互作用来求得的。非线性弹簧的行为是弹性的，反向加载不产生永久变形。这个行为特性与PSI单元不同。然而，在本算例中，由于只涉及单调加载，上述特性对结果实际没有影响。JOINTC单元和PSI单元的另一个区别在于，JOINTC单元相关的弹簧行为是通过总的力来定义的，而PSI单元的本构行为是定义在力/单位长度上的。......
2023-06-24
Abaqus中管道-土壤相互作用单元优化
【摘要】：ABAQUS/Standard中的管道-土壤相互作用单元的功能是：1）可以用来模拟埋设在地下的管道与周围土壤之间的相互作用。图2-1 管道-土壤相互作用单元示意图在ABAQUS/Standard单元库中，管道本身用梁、管或弯接头单元模拟。地基行为与管道-土壤的相互作用采用管道-土壤相互作用单元来模拟。ABAQUS通过定义单元连接属性把管道-土壤相互作用单元远场一侧的边和与描述管道的单元共享节点的那条边联系在一起。土壤所占的区域是通过PSI单元的刚度来反映的。
ABAQUS/Standard中的管道-土壤相互作用单元的功能是：
1）可以用来模拟埋设在地下的管道与周围土壤之间的相互作用。
2）必须使用梁单元、管单元或弯接头单元。
ABAQUS/Standard提供二维（PSI24和PSI26）和三维（PSI34和PSI36）的管道-土壤相互作用单元来模拟埋设在地下的管道与周围土壤之间的相互作用。
图2-1 管道-土壤相互作用单元示意图
在ABAQUS/Standard单元库中，管道本身用梁、管或弯接头单元模拟。地基行为与管道-土壤的相互作用采用管道-土壤相互作用单元（PSI）来模拟。这些单元在节点上只有位移自由度。单元的一面或者一边与下面的模拟管道的梁、管或者弯接头单元共用节点（见图2-1）。而另一侧的节点代表远场表面（如地面），并用于通过施加边界条件来描述远场地面的运动。
ABAQUS通过定义单元连接属性把管道-土壤相互作用单元远场一侧的边和与描述管道的单元共享节点的那条边联系在一起。需要注意的是：由于管道-土壤相互作用单元的单元连接属性决定了下面所述的局部坐标和管道的埋设深度H，必须小心地把管道单元与管道-土壤相互作用单元通过共享边来连接在一起。管道的埋设深度是沿着PSI单元的边测量的，如图2-1所示。在大变形几何非线性分析中，管道的埋设深度随着变形而更新。
必须说明的是，PSI单元并不对周围土壤所占的实际区域进行离散。土壤所占的区域是通过PSI单元的刚度来反映的。单元刚度在下面的段落中将通过本构模型来定义。
管道-土壤相互作用模型也不包括周围土壤介质的密度。如果需要，可以在管道-土壤相互作用单元的节点处施加集中质量单元，从而把质量加入到模型中。
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