柔性地基(Flexible footing)板内的结构力

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1 引言

在刚性地基(Rigid Footing.p2dx)【检查和评价土的有效应力(Evaluate the effective stress of soil)】的计算中，模拟的核心思想是通过预设的位移(prescribed displacement,0.05m)来反计算地基压力(applied load), 计算结束后，检查最后阶段的“已达到值(Reached values)", 可以看到总内力Y=-93.56kN, 这个值代表了与预设垂直位移相对应的总反作用力，它相当于地基1.0弧度下的总力，为了得到总的地基力，Force-Y的值应该乘以2π，因此总的地基力为588kN。有兴趣的读者可参看FLAC对这个问题的详细解答，它比较了FLAC模拟结果和解析解[Timoshenko and Goodier (1970)]。

刚性地基没有考虑地基本身的变形，而柔性地基(Flexible footing.p2dx)通过把地基模拟成一个柔性板，从而可以计算板内的结构力。在柔性地基计算中，不预设地基位移，而是直接加载力。

2 增加板单元

首先删除刚性地基的预设位移[_delete UserFeatureHelper (LineDisplacement_1)],然后创建板单元[_plate (Line_1)],在板单元添加线性载荷[_lineload (Line_1)], 在选择浏览器(Selection explorer)中，可以看到默认的Y方向的分布载荷是-1.0kN/m^2, 这个值将在载荷激活时改变为实际输入值。

在材料集(Material sets)内为板新建材料。首先材料集类型(Set type)选择板(Plates)，然后新建材料，板单元假定为各向同性弹性材料，需要输入的参数有：轴向刚度EA1，弯曲刚度EA2和泊松比v。系统根据EA和EI(EA2)的值自动计算等效厚度d, 它不能手动定义。用鼠标拖动footing材料到footing结构上，完成材料赋值[_setmaterial (Plate_1) Footing]。

3 定义计算

在计算之前，首先产生网格。注意重新生成网格会导致节点和应力点的重新分布，因此一旦产生网格后就不要再重新生成，否则会影响计算结果。计算的初始阶段[InitialPhase]与刚性地基相同，不需要修改；压缩阶段Identation[Phase_1]事实上也不需要修改，计算类型仍选塑性(Plastic),载荷类型仍选分阶段施工(Staged construction)。

现在需要修改Y方向的分布载荷，引言部分按照刚性地基计算出总的地基力为588kN，因此相应的地基应力大约为188kPa[_set Line_1.LineLoad.qy_start -188]。

_activate (Line_1_1) Phase_1_activate (Plate_1_1) Phase_1

在开始计算之前，选择节点或应力点以便以后生成载荷-位移曲线或应力和应变图。使用"为曲线选择点(Click the Select points for curves)"工具，进入output程序内选择点，尽管可以用鼠标选择点，但最不容易出错的方法是通过Select points窗口输入点的坐标，然后从搜索最相近项中选择点。每个三角形单元有15个节点和9个应力点。