在ABAQUS中使用多孔介质模型

在ABAQUS中使用多孔介质模型

引言

ABAQUS软件可以进行渗流/应力耦合分析，上一篇博文也提到过，ABAQUS里很多的本构模型可以与多孔介质一起结合使用，这意味着可以对那些本构模型描述的材料或对象进行渗流/应力耦合分析。ABAQUS使用孔压单元进行渗流/应力耦合分析，该孔压单元包含了位移和孔隙压力这两个基本自由度。结合孔压单元，设置材料的多孔介质属性（主要为渗透系数和初始孔隙比），就可以对现实对象的多孔介质属性进行建模。ABAQUS进行渗流/应力耦合分析的基本理论是Darcy定律和有效应力原理。

ABAQUS多孔介质属性设置

渗透系数设置

在mesh模块中给部件设置Pore Fluid/Stress单元，如图3所示。其他阶次、积分方法等参数根据你自己的需要设置。

小结

在ABAQUS中使用多孔介质主要进行这几项设置：添加渗透系数，分析步设置为soil，设置孔压单元，设置初始孔隙比。其他的一些细节和辅助参数设置这里就不累赘了，具体参考ABAQUS用户手册或相关教材。多孔介质渗流在器官组织的液体流动、底下水渗流、植物组织液体输送、环境污染物扩散、植物压榨提汁等等的现象中都会涉及到渗流。ABAQUS中不提供单独的孔压单元，若不考虑材料的变形，仍使用Pore Fluid/Stress单元，只是把把材料的位移自由度约束（或者添加刚体约束）。如果材料发生较大变形，应力变化影响了材料的水力传导特性，那么就要考虑渗流/应力耦合分析，才能获得更准确的结果。