GTS NX中的“应力清除术”

今天来说说GTS NX中的应力清除吧。

整理起来太难了。

我需要先喘口气，啃个鸡腿，运转一下任督二脉中的真气。。

呼………………

好了，开始吧。

照例先说结论：理论上，GTS NX是不能直接应力清除的。哈哈哈哈哈

如果需要应力清除，需要进行“技术处理”。技术处理的手段需要根据实际情况具体问题具体分析。

简单来说，常用的应力清除方法无非两种：第一种：断开联系。第二种：替换原有的带有应力场的网格组。

首先来看第一种。

看下图所示的例子：

最值出现的位置很是奇怪，对于二维模型，竖向位移正的最大值通常出现在基坑底，或与基坑底直接相关的位置。但是改模型中的最大竖向正位移出现在立柱的中段位置。

施工步设置是分块开挖的，

（先挖左侧）
（结构施工）
（斜撑施工）
（右侧开挖）

常规理解上，右侧土体尚未开挖，右侧基坑立柱及斜撑尚未承受较大的力，不该有这种明显的位移出现，且最值出现的位置也明显不对。

从上面的计算结果可见，右侧立柱的位移，显然是受前一阶段（斜撑施工之前的阶段）土体的应变的影响。因为我们在建模时，习惯了统一的套路，也总是适应了GTS的教程中反复强调的“节点耦合”。所以这里的建模是通过统一的“几何线交叉分割”→网格划分→析取得到立柱和斜撑。

这样做当然是耦合的，但是却不符合立柱和斜撑的实际受力状态。斜撑和立柱的变形不受已经发生的应力太大影响（有，但没有这么大），但是这种建模方式，却将前面施工步骤中产生的应力和位移传递到了斜撑和立柱上，所以在不该发生大的位移的地方，发生了。

也即我们这篇推文所说的，怎么样才能“清除历史影响”。解决办法就是直接“断开连接”。我们强调的耦合，也即共节点，通过节点传递力和位移。不需要传递的时候，断开节点就可以断开联系！所以调整模型为：

（调整前）

（调整后）

注意看立柱（也即箭头指向的位置）上节点的位置变化（蓝色的点为节点）。调整后的模型，立柱在土中的部分，没有节点，只有上端节点与斜撑相连，下端节点与立柱桩相连。这样既保证了立柱和斜撑的关系，又避开了右侧土体已经发生的位移传递到立柱上。

修改后的模型计算结果是这样的，↓↓↓，立柱的位移就连贯、好看了。

这种方式也可以适用于其它场景，比如，锚杆建模的时候，存在自由段和锚固段，自由段与土体无接触，只与锚固段和锚头的位置相连，也可以用这样的处理方式。

第二种：替换掉原有带有应力场的网格组。

看下面这个钢便桥托换进行框构现浇施工的例子：

（原状态）

(钢便桥施工)

（框构施工）

（最终状态）

类似项目进行过程中，存在荷载转换过程，过程中存在架空的阶段，所以轨道会产生较大的应力和竖向变形：

（架空阶段）

（架空阶段的位移）

对于普铁路基来说，框构施工完成后，可以重修路基，回填道砟矫正轨道已经发生的位移。但是就模拟来说，因为轨道在前面施工阶段发生过较大的变形和应力，自身已经存在的应力无法清除，所以即使回填了道砟，轨道依然会发生很大的位移。

（路基回填阶段的位移）

对比架空阶段和回填路基阶段钢轨的弯矩结果可见，两者并没有明显变化。所以只要存在新的应力重新平衡的过程，已经存在的应力，还是会产生较大的位移。

（架空阶段钢轨的弯矩）

（路基回填完成后钢轨的弯矩）

但是结合实际情况，路基回填道砟后，不该有这么大位移存在，此时可以通过“替换受影响段这个网格组”的方式来消除内力。（GTS在V2019之后的新版本中增加了“复 制网格组”的命令，这里正好可以用上，没有这个功能的话，大家就自行发挥吧，方法很多）。

一般我的具体处理方式是：把原状态的轨道分为两段：“受影响段A”和“不受影响段B”两个网格组。在回填道砟、路基重修之前的阶段，激活这两个网格组参与分析。再复 制一个“不受影响段（的钢轨）”网格组C，用于后面路基回填之后的分析，在路基回填阶段，钝化网格组B，激活网格组C，就可以得到无应力状态的轨道了。（这里还可以根据自己的需要，看是否考虑这上面的列车荷载）

（初始阶段参与分析的数据）

（回填道砟后参与分析的数据）

用这种方式，计算结果如下：

（处理前的位移）

（处理后的位移）

按照这种方式，整个模拟的逻辑跟实际工况更加匹配，结果也更加合理些。

这种方式同样也适合其它场景，比如，隧道施工时候，现浇的二衬，跟初支之间存在预留变形缝，二衬往往出于近有自重应力场的状态，也即没有开挖历史的影响。但就模拟过程来说，开挖围岩后，二衬这圈网格，重新激活，用改变属性的命令使其做为二衬参与分析时，是受历史开挖产生的应力影响的。这种情况，就可以复 制（为啥要用复 制网格组呢，因为复 制的网格组跟原网格组组一样，与周围其它单元具有耦合关系，满足分析要求）一圈该“二衬网格组”，参与分析，就可以消除掉应力历史啦~~

（被原位复 制的网格组，大概就是这个状态了）

所以遇到计算结果异常的情况，不要只会调参数啦，我知道调参数你们也能调到想要的结果~

但是，多从分析原理、受力原理上找找原因，我们所谓的模拟结果跟实际情况不符，其实更多的应该从“我的模拟是否体现了实际情况”出发来考虑。

软件不必有多高级，因为人是灵活的。只要大脑还在，知识还在，解决问题的办法，永远都是有的。

哈哈哈哈哈，O(∩_∩)O~~

好了，今天就到这里了，拜了个拜~~~