(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111323147.0 (22)申请日 2021.11.10 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113779688 A (43)申请公布日 2021.12.10 (73)专利权人 中铁大桥科 学研究院有限公司 地址 430034 湖北省武汉市硚口区建 设大 道103号 专利权人 中铁大桥局集团有限公司 (72)发明人 马远刚　何成园　钟继卫　彭旭民　 王翔　黄锐　高天　黄志坚　王波　 刘彦峰　李森　李鸿猷　严华　 王艳芬　(74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 代理人 潘行 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 徐灿 (54)发明名称 一种桶形基础的贯入分析方法、 装置以及处 理设备 (57)摘要 本申请提供了一种桶形基础的贯入分析方 法、 装置以及处理设备， 用于在对桶形基础进行 贯入分析时， 可取得高效的分析效率。 方法包括： 分别对待分析的桶形基础和土体建立三维有 限 元模型； 分别对土体和桶形基础的参数进行赋 值； 分别对土体的底部、 侧面施加位移边界条件 和欧拉边界条件； 将桶形基础设置为刚体， 并在 参考点上施加位移边界条件； 对土体施加地应力 的预定义场， 并在第一个分析步中约束土体所有 节点的位移， 施加重力以完成初始应力场的平 衡； 调整桶形基础的参考点的竖直方向位移， 恢 复土体的位移边界条件， 并给土体的所有节点施 加阻尼力； 对模拟结果进行分析， 得到桶形基础 的沉贯阻力曲线以及土塞体的变化曲线。 权利要求书2页 说明书11页 附图7页 CN 113779688 B 2022.04.08 CN 113779688 B 1.一种桶形基础的贯入分析 方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 分别对待分析的桶形基础和土体建立三维有限元模型， 其中， 所述桶形基础的部件类 型为拉格朗日体， 所述土体的部件类型为欧拉体； 对所述土体的参数进行赋值， 建立欧拉材料截面， 并将所述欧拉材料截面指定给所述 土体， 以及 对桶形基础的参数进 行赋值， 建立材料截面， 并将所述材料截面指 定给所述桶形 基础； 分别对所述土体的底部、 侧面施加位移边界条件， 以及对所述土体施加欧拉边界条件， 其中， 所述土体的底部的位移边界条件用于约束所有方向的自由度， 所述土体的侧 面的边 界位移条件用于约束除了竖向方向以外所有方向的自由度， 所述土体的欧拉边界条件用于 将底部和 侧面设置为非反射 边界； 将所述桶形基础 设置为刚体， 并在参考点上施加位移边界条件， 其中， 所述桶形基础的 参考点施加的位移边界条件用于约束住所有方向的自由度； 对所述土体施加地应力的预定义场， 并在第 一个分析步中约束所述土体所有节点的位 移， 施加重力以完成初始应力场的平衡； 调整所述桶形基础的参考点的竖直方向位移， 恢复所述土体的位移边界条件， 并给所 述土体的所有节点施加数值阻尼力， 以加快模拟所述桶形基础的贯入过程； 对模拟结果进行分析， 得到所述桶形基础的沉 贯阻力曲线以及土塞体的变化曲线； 其中， 所述数值阻尼力通过调用ABAQUS应用程序中的用户子程序DLOAD进行施加； 所述数值阻尼力的施加由函数 确定， 其中， 为所述数值阻尼力， 为阻尼系数， 的取值在 0至1之间， 为土体材料密度， 为土体单元节点速度， 为参 考点速度， 为单元体积； 阻尼系数 的选取由所述土体的动能比内能小于10%的条件进行确定 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述桶形基础的三维有限元模型， 是以所 述桶形基础的中心轴线为对称轴的旋转对称模型。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述土体的参数包括密度ρ、 弹性模量Ε、 泊松比μ、 内摩擦角φ、 粘聚力c， 所述桶形基础的参数包括密度ρ 、 弹性模量 Ε。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述土塞体的变化曲线的分析处 理包括： 在所述桶形基础的内部土体顶面， 选取节点建立示踪粒子父节点的节点集合， 通过指 定的语句激活示踪粒子， 获得 所述土塞体的位移值。 5.一种桶形基础的贯入分析装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 建立单元， 用于分别对待分析的桶形基础和土体建立三维有限元模型， 其中， 所述桶形 基础的部件类型为拉格朗日体， 所述土体的部件类型为欧拉体； 赋值单元， 用于对所述土体的参数进行赋值， 建立欧拉材料截面， 并将所述欧拉材料截 面指定给所述土体， 以及 对桶形基础的参数进行赋值， 建立材料截面， 并将所述材料截面指 定给所述桶形基础； 施加单元， 用于分别对所述土体的底部、 侧面施加位移条件， 以及对所述土体施加欧拉 边界条件， 其中， 所述土体的底部的位移条件用于约束 所有方向的自由度， 所述土体的侧面权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113779688 B 2的位移条件用于约束除了竖向方向以外所有方向的自由度， 所述土体的欧拉边界条件用于 将底部和 侧面设置为非反射 边界； 所述施加单元， 还用于将所述桶形基础 设置为刚体， 并在参考点上施加位移边界条件， 其中， 所述桶形基础的参 考点施加的位移边界条件用于约束住所有方向的自由度； 所述施加单元， 还用于对所述土体施加地应力的预定义场， 并在第一个分析步中约束 所述土体所有节点的位移， 施加重力以完成初始应力场的平衡； 模拟单元， 用于调整所述桶形基础的参考点的竖直方向位移， 恢复所述土体的位移边 界条件， 并给 所述土体的所有节点施加数值阻尼力， 以加快模拟所述桶形基础的贯入过程； 分析单元， 用于对模拟结果进行分析， 得到所述桶形基础的沉贯阻力曲线以及土塞体 的变化曲线； 其中， 所述数值阻尼力通过调用ABAQUS应用程序中的用户子程序DLOAD进行施加； 所述数值阻尼力的施加由函数 确定， 其中， 为所述数值阻尼力， 为阻尼系数， 的取值在0至1之间， 为土体材料密度， 为土体单元节点速度， 为参 考点速度， 为单元体积； 阻尼系数 的选取由所述土体的动能比内能小于10%的条件进行确定 。 6.一种处理设备， 其特征在于， 包括处理器和存储器， 所述存储器中存储有计算机程 序， 所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行如权利要求1至4任一项所述的方 法。 7.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质存储有多条指令， 所述指令适于处 理器进行加载， 以执 行权利要求1至4任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113779688 B 3