ABAQUS单桩承载力模拟，桩土相互作用建模要点

Too many attempts made for this increment，桩顶位移加载到20mm的时候Standard又崩了，msg里一堆接触状态剧烈变化的警告。桩土接触这摊子事，网格、摩擦、地应力平衡，哪个没弄好都这样。

桩用C3D8R，直径1m，长度20m，弹性模量30GPa，泊松比0.2。土体用Mohr-Coulomb，内摩擦角30°，黏聚力20kPa，弹性模量50MPa，泊松比0.3。土体范围取桩径的10倍以上，径向20m，深度40m，边界用滚轴约束侧向，底部全固定。桩土接触面用Surface-to-Surface，主面是桩的外表面，从面是土体孔壁，别搞反。接触属性法向Hard Contact，切向Penalty，摩擦系数0.3，摩擦系数的取值对承载力影响很大，砂土0.3-0.5，黏土0.2-0.3，取错了结果偏个20%很正常。

地应力平衡用INITIAL CONDITIONS, TYPE=STRESS, GEOSTATIC，给土体一个初始应力场，K0取0.5。STEP, NLGEOM=ON，STATIC, DIRECT，CONTROLS, PARAMETERS=FIELD，CONTROLS, PARAMETERS=TIME INCREMENTATION，CONTACT CONTROLS, STABILIZE，*SOLVER, DIRECT，UNSYMM=YES。

桩顶位移加载用BOUNDARY, TYPE=DISPLACEMENT，控制竖向位移，输出OUTPUT, HISTORY，桩顶反力RF1和位移U1，画Q-s曲线判断极限承载力。桩侧摩阻力和端阻力分开输出，接触面的CSHEAR1和CPRESS在后处理里能直接读。D:\temp\pile\Job-1.odb，Step-1，Frame 20。

他这里的矢量坐标1代表的不是上面顶点的y值吗？

有一次做一根嵌岩桩的模拟，桩端嵌入中风化岩层，岩石用Drucker-Prager，桩用弹性。周五下午提交，机房里空调坏了，三十五六度的天，风扇吹出来的全是热风，旁边同事在吃凉皮，醋味飘过来。算了一晚上，第二天来看，桩顶位移到15mm的时候收敛失败，msg里全是“excessive penetration”和“zero pivot”。第一反应是接触参数问题，把摩擦系数从0.3降到0.2，稳定系数从1e-4提到1e-3，重新提交，还是崩。怀疑是网格不匹配，土体靠近桩侧的网格从0.5m加密到0.2m，桩端网格也加密，跑了一天，还是不行。最后翻dat文件发现桩端和岩层的接触面定义反了，主面设成了岩层，从面设成了桩，硬接触下面刚度大的做主面，反了之后穿透控制失效，越算穿得越深。

土体本构用Mohr-Coulomb的时候注意，弹性模量给的是割线模量还是切线模量，跟试验曲线对不上的时候先查这个。MC模型没法模拟土体的剪胀软化，密砂用Drucker-Prager或者修正剑桥模型更合适。桩土界面的摩擦系数不是定值，随深度和法向应力变化的，简化成常数只在初步估算的时候能用。ABAQUS自带的接触算法跟PLAXIS和FLAC3D比，在桩土大变形问题上不如后者稳，但胜在UMAT接口灵活，土体本构可以自己写。

后处理提取桩侧摩阻力沿深度的分布，用*CONTACT OUTPUT，CSHEAR1输出接触面的剪应力，沿着桩长路径提取。桩端阻力用桩底单元的竖向应力积分。极限承载力判定用Q-s曲线的陡降段，或者s/D=10%对应的荷载。D:\temp\pile\Job-1.odb，Step-1，Frame 18，U1=0.018m，RF1=2.3e6N。

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