关于ANSYS中初始地应力施加方法的介绍
本文摘要（由AI生成）：
本文主要介绍了在ANSYS中如何施加初始地应力。初始地应力是指在岩土进行任何外部操作之前，其本身内所存在的真实应力。在ANSYS中，施加初始地应力分为两步：第一步是原始应力场计算，导出地应力文件；第二步是新建模型，导入地应力文件，施加重力，平衡地应力。导入与导出的命令流，ANSYS以前老版本是采用Iswrite与isfile命令，新版本可采用Inistate命令，但Iswrite和isfile依然可以用。通过以上两步操作，能达到位移清零，真实应力不清零的效果。最后，文章以一个小例子进行了说明操作过程。
近日，水哥收到一粉丝对初始地应力施加这块的疑问，恰逢今天时间较多，便说说在ANSYS中如何施加初始地应力。
针对岩土工程相关的分析而言，初始地应力这个概念比较重要，所谓初始地应力，也即是在我们对岩土进行任何外部操作之前，例如基坑开挖、边坡开挖、隧道开挖等，其本身内所存在的真实应力，也可称之为初始应力场。
初始应力场是平衡的，这也是经常听到的一个概念，初始地应力平衡，更简单来讲，就是我们在进行分析之前的位移清零，应力不清零。
为什么进行这样一步操作？
答：为了使模型更加的符合实际。
ANSYS中对于初始地应力的平衡没有类似设计软件那般（例如Midas NX）方便，也即是我们在做类似基坑开挖分析之前，首先要进行地应力平衡操作，ANSYS中主要分为两步进行：
第一步：原始应力场计算，导出地应力文件；
第二步：新建模型，导入地应力文件，施加重力，平衡地应力。
关于导入与导出的命令流，ANSYS以前老版本是采用Iswrite与isfile命令，新版本可采用Inistate命令，但是Iswrite和isfile依然可以用，只是帮助文件已经没了这两个命令的解释，其用法同inistate，可具体查询Help。
通过上两步操作，能达到位移清零，真实应力不清零的效果，下面以一个小例子来进行说明操作过程。
某二维地块，长度50m，高度20m，需进行基坑开挖操作，操作之前，需进行初始地应力的平衡，材料为中风化砂质泥岩，弹性模量取1200Mpa,粘聚力取450Kpa，摩擦角取30度，采用DP材料模型。
为详细对比每一步操作过程，本次分了三个模型进行操作演示：
模型一：初始应力场计算，导出初始应力文件；
模型二：导入初始应力文件，不施加重力荷载；
模型三：导入初始应力文件，施加重力荷载。
一、模型一
只施加重力荷载，求解命令流如下，
!============
!建模
!============
/solu
nsel,s,loc,y,0
d,all,uy,0
nsel,s,loc,x,0
nsel,a,loc,x,50
d,all,ux,0
allsel
acel,,10
ISWRITE,1
solve
计算结果如下：
位移云图：
应力云图：
导出的初始应力文件位于工作目录下，其后缀名为ist，采用记事本即可打开。
二、模型二
只导入初始应力文件，求解命令流如下：
!============
!建模
!============
/solu
nsel,s,loc,y,0
d,all,uy,0
nsel,s,loc,x,0
nsel,a,loc,x,50
d,all,ux,0
allsel
isfile,read,DY1,ist
solve
位移云图：
应力云图：
Y方向
X方向
从位移云图以及应力云图可知，
1）土体在初始地应力作用下，将产生向上膨胀的竖向位移。
2）土体在初始地应力作用下，不产生竖向应力，也不产生水平应力。说明ANSYS的初始地应力导入功能能保证土体应力自平衡；
3）利用上述两点，可推导出，当模型同时在自重荷载和初始地应力作用下，将不会产生竖向位移，但会产生真实的土体应力。此结论可通过下面的模型三证明。
三、模型三
只导入初始应力文件，并施加重力荷载，求解命令流如下：
!============
!建模
!============
nsel,s,loc,y,0
d,all,uy,0
nsel,s,loc,x,0
nsel,a,loc,x,50
d,all,ux,0
allsel
acel,,10
isfile,read,DY1,ist
solve
位移云图（最大值为1.2e-18，忽略不计）：
应力云图：
通过上述三个模型可看出，采用上述步骤可间接实现ANSYS当中初始地应力的施加。
祝好
ANSYS结构院
2019.06.14
