ANSYS软件中邓肯-张的二次开发与应用

### 知识点一：ANSYS软件概述 ANSYS软件是由ANSYS公司研制的大型有限元分析（FEA）通用软件，它被广泛应用于工程设计、仿真、验证和优化等众多领域。ANSYS软件具备强大的模拟和分析能力，可以帮助工程师解决各种复杂的工程问题。最新版本为12.0，它能够模拟现实世界中的物理过程，包括结构分析、热分析、流体动力学分析等。ANSYS公司由美国著名力学专家John Swanson博士于1970年创建并发展起来的，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。 ### 知识点二：邓肯-张模型 邓肯-张模型是一种用于描述土体应力-应变关系的非线性本构模型。该模型由Duncan与张金荣等人于1970年提出，基于土体应力-应变关系近似为双曲线的假设。邓肯-张模型采用Mohr-Coulomb破坏准则，并包含了两个子模型：Duncan-Chang µ-E模型和BE模型。BE模型的特点是用切线体积变形模量替代切线泊松比。 ### 知识点三：二次开发与APDL语言 二次开发是指在现有的软件基础上，利用软件提供的开发接口或者开发工具，进行扩展或者定制化的开发工作。在ANSYS软件中，二次开发可以通过其内置的APDL（ANSYS Parametric Design Language）语言来实现。APDL是一种类似于FORTRAN的解释性语言，它与ANSYS命令结合，提供了参数化设计、宏、标量、向量、矩阵运算、分支、循环等编程功能，并能够访问ANSYS有限元数据库，以及提供界面定制功能，实现参数交互输入、消息机制等。这些功能的提供，使得用户可以针对特定的工程问题进行二次开发，以满足更精确或者更复杂的模拟需求。 ### 知识点四：二次开发实例分析 本文通过对邓肯-张模型在ANSYS中的实现，给出了二次开发的具体方法和步骤。利用APDL语言编写了邓肯-张本构模型；然后，根据土石坝工程的平面问题进行了模型检验，检验结果表明开发的模型是正确合理的，并具有较好的计算精度，适用于实际工程中的复杂非线性土工问题。 ### 知识点五：邓肯-张模型实现的关键技术 邓肯-张模型的二次开发和实现，涉及到复杂的数学公式和力学原理。切线弹性模量、初始切线模量、切线体积模量等都是根据土体的应力状态和应变状态进行计算的。模型的实现需要考虑加载与卸载情况，以及重复加载与卸荷问题，并通过试验确定关键参数。在此基础上，通过编程语言实现了模型在ANSYS中的参数化建模和模拟。 ### 知识点六：工程应用检验 在土石坝工程的平面问题中，作者应用了开发的邓肯-张模型，并通过计算坝体的初始参数、填筑坝体第一层、提取单元应力状态等步骤进行模拟。通过比较计算结果与实际数据，验证了模型的正确性和实用性，证明模型能有效解决实际工程中的复杂非线性土工问题。