Geomechanics Module

Zur Modellierung nichtlinearer Materialmodelle in der Geomechanik

Geomechanics Module

Im Plot dargestellt sind horizontale Spannungen, Verformung und plastische Bereiche eines Erdaushubmodells. Für die Simulation wurde das Drucker-Prager-Verformbarkeitsmodell verwendet.

Simulation geotechnischer Anwendungen

Als Erweiterung des Structural Mechanics Module ermöglicht das Geomechanics Module die Analyse von geotechnischen Anwendungen wie Tunnelbau, Ausgrabungen, Hangbefestigung und Rückhaltevorrichtungen. Das Modul enthält nicht nur eine Reihe nichtlinearer geomechanischer Materialmodelle, sondern auch maßgeschneiderte Physikinterfaces, mit denen Sie Verformungen, Plastizität, Kriechverhalten und Versagen von Böden und Steinen und deren Einwirkung auf Pfeiler, Abstützungen und andere Konstruktionen untersuchen können.

Hohe Flexibilität durch eine Vielzahl geomechanischer Materialmodelle

Das Geomechanics Module ist mit standardmäßigen nichtlinearen Materialmodellen ausgestattet, die anhand der von-Mises- und Tresca-Kriterien die Verformbarkeit von Metall beschreiben. Dennoch liegt der Schwerpunkt des Geomechanics Module auf den nichtlinearen Materialmodellen für Böden, Beton und Fels, die in das Physikinterface zur Modellierung von Festkörpermechanik integriert sind.

Böden Fels und Beton
Cam-Clay William-Warnke
Drucker-Prager Bresler-Pister
Mohr-Coulomb Ottosen
Matsuoka-Nakai Hoek-Brown
Lade-Duncan  

Weitere Bilder

  • Zur Abstützung einer Straßenböschung werden Pfähle verwendet. Die Abbildung zeigt die Spannungen in den Säulen und die Verschiebung der Umgebung (Oberflächen-Plot auf den Rändern im Hintergrund). Zur Abstützung einer Straßenböschung werden Pfähle verwendet. Die Abbildung zeigt die Spannungen in den Säulen und die Verschiebung der Umgebung (Oberflächen-Plot auf den Rändern im Hintergrund).
  • Beim Versagen durch Zugspannungen wird die Kraft vom Betonträger auf die zur Verstärkung eingebrachten Stahlstangen übertragen. Die Abbildung zeigt die Von-Mises-Spannungen im Beton und die axialen Spannungen in den Stangen. Beim Versagen durch Zugspannungen wird die Kraft vom Betonträger auf die zur Verstärkung eingebrachten Stahlstangen übertragen. Die Abbildung zeigt die Von-Mises-Spannungen im Beton und die axialen Spannungen in den Stangen.
  • Große Verformungen aufgrund plastischer Dehnungen, bei denen das Rankine-Kriterium verwendet wurde. Große Verformungen aufgrund plastischer Dehnungen, bei denen das Rankine-Kriterium verwendet wurde.

Neben den vordefinierten integrierten Plastizitätsmodellen können Sie benutzerdefinierte Fließfunktionen erstellen. Sie können diese entweder direkt, durch Bearbeiten der Physikinterfaces des Geomechanics Module oder über die vielseitigen Physikinterfaces in COMSOL Multiphysics zum Definieren von Gleichungen erstellen. Subroutinen mit vom Benutzer erstelltem Code sind nicht erforderlich. Sie brauchen die Zustandsgleichungen nur in das entsprechende Bearbeitungsfeld des Physikinterfaces einzugeben. Die Gleichungen können mathematische Ausdrücke der Feldvariablen, Spannungs- und Dehnungsinvarianten und abgeleiteten Größen enthalten. Wenn Ihr Materialmodell von einer anderen Variable (z. B. berechnetes Temperaturfeld oder Wasserdruck) abhängt, können Sie diese direkt in die Materialdefinitionen integrieren. Auf diese Weise lassen sich die im Geomechanics Module bereitgestellten Materialmodelle anpassen und zu vielseitig einsetzbaren Materialklassen erweitern.

Das Geomechanics Module kann problemlos mit Analysen und den beschreibenden Variablen anderer Module der COMSOL Produktpalette kombiniert werden. Dazu gehören insbesondere die Physikinterfaces für Strömung in porösen Medien, Poroelastizität und Transport gelöster Stoffe im Subsurface Flow Module.

Concrete Beam with Reinforcement Bars

Deep Excavation

Tunnel Excavation

Triaxial Test

Flexible and Smooth Strip Footing on a Stratum of Clay

Block Verification

Isotropic Compression Using Cam-Clay Model