一种砂土中复杂锚循环动力响应预测方法及装置与流程

1.本技术涉及岩土力学技术领域，尤其涉及一种砂土中复杂锚循环动力响应预测方法及装置。


背景技术：

2.系泊系统由锚固结构、系缆与浮体共同构成，其中，锚固结构一般深嵌于海床中，依靠周围海床土的嵌固作用为上部浮体提供安全保障，是系泊系统的核心与根基所在。处在工作状态的锚固结构不仅要承受由生产活动产生的单调荷载，还要承受风、浪、流等导致的循环荷载。在长期、持续的循环荷载作用下，海床土的力学特性可能发生复杂的演变，从而使锚固结构失去原有的动力承载性能。
3.在现有技术中，通常是通过进行大量循环加载试验，确定锚固结构的循环动力响应预测结果。但是，在不同的应用场景下，循环加载试验中的加载控制条件各不相同，关注的影响因素也不尽相同，且循环加载试验过程较为繁琐，耗费较高的经济成本。


技术实现要素：

4.本技术提供一种砂土中复杂锚循环动力响应预测方法及装置，以解决现有技术中复杂锚循环动力响应预测成本较高等缺陷。
5.本技术第一个方面提供一种砂土中复杂锚循环动力响应预测方法，包括：
6.建立待测复杂锚分析模型；
7.向所述待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量；
8.根据所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各所述砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量；
9.根据各所述砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定所述待测复杂锚的循环动力响应预测结果。
10.可选的，所述向所述待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，包括：
11.向所述待测复杂锚分析模型输入循环荷载，以基于所述待测复杂锚分析模型确定待测复杂锚在所述循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力；
12.根据所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力，确定所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量。
13.可选的，所述根据所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各所述砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，包括：
14.将所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，输入到各所述砂土单元的动力本构模型；
15.基于各所述砂土单元的动力本构模型，确定各所述砂土单元在该应变增量下的应
力值和状态变量。
16.可选的，所述基于各所述砂土单元的动力本构模型，确定各所述砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，包括：
17.针对任一所述砂土单元，在向该砂土单元的动力本构模型输入应变增量的同时，获取该砂土单元的当前特征信息；其中，所述当前特征信息包括当前应力值、当前应变值和当前状态变量；
18.在当前增量步是所述动力本构模型的第一个增量步的情况下，基于该砂土单元的纯弹性刚度矩阵，根据所述应变增量和当前应变值，计算所述当前增量步的应力增量；
19.根据所述当前应力值和所述应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；
20.根据所述该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新所述当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
21.可选的，还包括：
22.在当前增量步不是所述动力本构模型的第一个增量步的情况下，将该砂土单元的应力反向点作为映射中心，并基于径向映射法则确定该砂土单元的像应力点；
23.根据所述砂土单元的应力点和所述像应力点之间的位置关系，确定该砂土单元的塑性模量；
24.根据该砂土单元的当前特征信息、所述塑性模量和土体参数，确定该砂土单元的弹塑性刚度矩阵；
25.基于该砂土单元的弹塑性刚度矩阵，根据所述应变增量和当前应变值，计算所述当前增量步的应力增量；
26.根据所述当前应力值和所述应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；
27.根据所述该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新所述当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
28.可选的，所述建立待测复杂锚分析模型，包括：
29.基于欧拉网格的大变形有限元算法，建立待测复杂锚分析模型，以使所述待测复杂锚分析模型的土体保持固定不变，材料在欧拉网格内变形与流动。
30.可选的，还包括：
31.判断所述待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0；
32.当所述待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0时，将极小正应力值确定为所述待测复杂锚的对土体产生的平均应力值。
33.本技术第二个方面提供一种砂土中复杂锚循环动力响应预测装置，包括：
34.获取模块，用于建立待测复杂锚分析模型；
35.模拟模块，用于向所述待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量；
36.确定模块，用于根据所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各所述砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量；
37.预测模块，用于根据各所述砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定
所述待测复杂锚的循环动力响应预测结果。
38.可选的，所述模拟模块，具体用于：
39.向所述待测复杂锚分析模型输入循环荷载，以基于所述待测复杂锚分析模型确定待测复杂锚在所述循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力；
40.根据所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力，确定所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量。
41.可选的，所述确定模块，具体用于：
42.将所述待测复杂锚在所述循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，输入到各所述砂土单元的动力本构模型；
43.基于各所述砂土单元的动力本构模型，确定各所述砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量。
44.可选的，所述确定模块，具体用于：
45.针对任一所述砂土单元，在向该砂土单元的动力本构模型输入应变增量的同时，获取该砂土单元的当前特征信息；其中，所述当前特征信息包括当前应力值、当前应变值和当前状态变量；
46.在当前增量步是所述动力本构模型的第一个增量步的情况下，基于该砂土单元的纯弹性刚度矩阵，根据所述应变增量和当前应变值，计算所述当前增量步的应力增量；
47.根据所述当前应力值和所述应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；
48.根据所述该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新所述当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
49.可选的，所述确定模块，还用于：
50.在当前增量步不是所述动力本构模型的第一个增量步的情况下，将该砂土单元的应力反向点作为映射中心，并基于径向映射法则确定该砂土单元的像应力点；
51.根据所述砂土单元的应力点和所述像应力点之间的位置关系，确定该砂土单元的塑性模量；
52.根据该砂土单元的当前特征信息、所述塑性模量和土体参数，确定该砂土单元的弹塑性刚度矩阵；
53.基于该砂土单元的弹塑性刚度矩阵，根据所述应变增量和当前应变值，计算所述当前增量步的应力增量；
54.根据所述当前应力值和所述应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；
55.根据所述该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新所述当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
56.可选的，所述获取模块，具体用于：
57.基于欧拉网格的大变形有限元算法，建立待测复杂锚分析模型，以使所述待测复杂锚分析模型的土体保持固定不变，材料在欧拉网格内变形与流动。
58.可选的，所述确定模块，还用于：
59.判断所述待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0；
60.当所述待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0时，将极小正应力值确定为所述待测复杂锚的对土体产生的平均应力值。
61.本技术第三个方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；
62.所述存储器存储计算机执行指令；
63.所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的方法。
64.本技术第四个方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的方法。
65.本技术技术方案，具有如下优点：
66.本技术提供一种砂土中复杂锚循环动力响应预测方法及装置，该方法包括：建立待测复杂锚分析模型；向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量；根据待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量；根据各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定待测复杂锚的循环动力响应预测结果。上述方案提供的方法，通过基于待测复杂锚分析模型，实现了对复杂锚循环动力加载过程的模拟，能够考虑多重因素对复杂锚循环动力响应的影响，而无需依赖大量的试验数据，降低了复杂锚循环动力响应预测成本。
附图说明
67.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
68.图1为本技术实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法的流程示意图；
69.图2为本技术实施例提供的示例性的待测复杂锚的结构示意图；
70.图3为本技术实施例提供的示例性的各组循环加载得到的荷载-位移曲线图；
71.图4为本技术实施例提供的示例性的循环周次-累计位移曲线图；
72.图5为本技术实施例提供的示例性的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法的流程示意图；
73.图6为本技术实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测装置的结构示意图；
74.图7为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
75.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
76.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员
在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
77.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
78.在现有技术中，通常是通过进行大量循环加载试验，确定锚固结构的循环动力响应预测结果。但是，在不同的应用场景下，循环加载试验中的加载控制条件各不相同，关注的影响因素也不尽相同，且循环加载试验过程较为繁琐，需要较高的成本。
79.针对上述问题，本技术实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法及装置，通过建立待测复杂锚分析模型；向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量；根据待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量；根据各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定待测复杂锚的循环动力响应预测结果。上述方案提供的方法，通过基于待测复杂锚分析模型，实现了对复杂锚循环动力加载过程的模拟，能够考虑多重因素对复杂锚循环动力响应的影响，而无需依赖大量的试验数据，降低了复杂锚循环动力响应预测成本。
80.下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明实施例进行描述。
81.本技术实施例提供了一种砂土中复杂锚循环动力响应预测方法，用于预测复杂锚对风、浪、流等导致的循环荷载所产生的循环动力响应。本技术实施例的执行主体为电子设备，比如服务器、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑及其他可用于对砂土中的复杂锚循环动力响应进行预测的电子设备。
82.如图1所示，为本技术实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法的流程示意图，该方法包括：
83.步骤101，建立待测复杂锚分析模型。
84.其中，由于复杂锚结构不规整，易使锚体周围的砂土单元产生剧烈变形，常规的拉格朗日网格计算方法会使砂土单位产生较大网格畸变，进而导致有限元模型计算不收敛，即待测复杂锚分析模型在模拟计算的过程中不收敛。
85.为了解决上述问题，具体地，在一实施例中，可以基于欧拉网格的大变形有限元算法，建立待测复杂锚分析模型，以使待测复杂锚分析模型的土体保持固定不变，材料在欧拉网格内变形与流动。
86.需要说明的是，在划分欧拉网格时，为了在提高计算精度的，可以增大复杂锚附近应力集中区域的网格密度。
87.具体地，可以选取不同网格尺寸进行网格密度考察，直至获得能够使有限元计算收敛的网格密度。由于复杂锚形状复杂，其周围砂土单元易产生应力集中效应，因此在基于待测复杂锚分析模型进行后续的模拟计算时还需考察锚体周围网格加密区的网格密度对计算结果的影响。
88.示例性的，如图2所示，为本技术实施例提供的示例性的待测复杂锚的结构示意图，b为待测复杂锚宽度，q为锚体所受外力，θ0为锚体倾斜角，h为待测复杂锚埋深。记cb与lb分别为数值模型中土体的长、宽，db为锚体底部土体深度，为避免边界效应，有限元模型(待
测复杂锚分析模型)需选取合适的土体尺寸，cb、lb与db均应大于两倍锚宽。在土体底部边界施加固定约束。此外，还需约束模型外侧远场边界上的法向位移。
89.步骤102，向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量。
90.其中，为平衡初始地应力场，在开始模拟计算前，可以对待测复杂锚分析模型中的土体赋予初始强度。
91.具体地，可以向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，以基于待测复杂锚分析模型，模拟计算待测复杂锚在该循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量。
92.步骤103，根据待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量。
93.具体地，可以根据各砂土单元的材料属性信息和待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量。
94.其中，状态变量可以包括砂土累积体应变、累积剪应变、砂土单元应力反向点、边界面位置及大小等。
95.步骤104，根据各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定待测复杂锚的循环动力响应预测结果。
96.具体地，可以根据待测复杂锚所在土体中的各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定复杂锚在当前循环荷载作用下发生的位移，以得到待测复杂锚的循环动力响应预测结果。即对复杂锚循环动力加载过程进行模拟，开展循环加载数值试验，对影响砂土中待测复杂锚循环动力响应的各类因素进行考察，获取荷载-位移曲线。
97.示例性的，在开始循环加载之前，对待测复杂锚施分析模型施加大小为qm的静荷载，在此之后，以qm为荷载均值、q
ampl
为循环幅值对复杂锚施加正弦荷载。为考察本技术实施例对复杂锚循环动力响应的预测能力，可以模拟待测复杂锚在荷载均值qm为40％qu(qu为极限承载力)，循环幅值q
ampl
分别为30％qu、15％qu、7.5％qu条件下的循环加载试验。如图3所示，为本技术实施例提供的示例性的各组循环加载得到的荷载-位移曲线图，q表示循环荷载，如图4所示，为本技术实施例提供的示例性的循环周次-累计位移曲线图，w表示累计位移，表征随着循环加载进行，永久位移持续增长，砂土与复杂锚的循环动力响应呈现出明显的累积特性，本技术实施例提供的方法能够较好地预测砂土与复杂锚耦合作用的规律。
98.在上述实施例的基础上，作为一种可实施的方式，在一实施例中，向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，包括：
99.步骤1021，向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，以基于待测复杂锚分析模型确定待测复杂锚在循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力；
100.步骤1022，根据待测复杂锚在循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力，确定待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量。
101.具体地，可以根据如下公式，确定待测复杂锚在循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力：
102.τ＝μfn103.104.其中，μ表示摩擦系数，fn表示待测复杂锚在循环荷载作用下对土体接触面产生的法向压力，μ可通过土体与复杂锚接触面的摩擦角得到，的取值通常为土体峰值内摩擦角的0.5～1倍。
105.具体地，可以根据各砂土单元与待测复杂锚之间的位置关系、待测复杂锚在循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力，确定待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的综合力，进而确定待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量。
106.在上述实施例的基础上，作为一种可实施的方式，在一实施例中，根据待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，包括：
107.步骤1031，将待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，输入到各砂土单元的动力本构模型；
108.步骤1032，基于各砂土单元的动力本构模型，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量。
109.其中，动力本构模型用于反映砂土单元的长期循环承载性能，构建各砂土单元的动力本构模型需要考虑砂土单元剪胀性与应变累积特性，具体可以利用砂土静三轴试验与动三轴试验标定各砂土单元的动力本构模型参数。
110.具体地，可以利用有限元程序对动力本构模型进行数值开发，将各砂土单元的动力本构模型编译为有限元主程序中的自定义材料子程序。同时将砂土累积体应变、累积剪应变、砂土单元应力反向点、边界面位置及大小定义为自定义材料子程序的状态变量，在数值计算增量步间进行传递，用于计算循环动力加载过程中砂土强度的变化规律。
111.具体地，在一实施例中，针对任一砂土单元，可以在向该砂土单元的动力本构模型输入应变增量的同时，获取该砂土单元的当前特征信息；在当前增量步是动力本构模型的第一个增量步的情况下，基于该砂土单元的纯弹性刚度矩阵，根据应变增量和当前应变值，计算当前增量步的应力增量；根据当前应力值和应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；根据该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
112.其中，当前特征信息包括当前应力值、当前应变值和当前状态变量。
113.需要说明的是，在当前增量步是动力本构模型的第一个增量步的情况下，为保证程序稳定性，可以运行纯弹性刚度矩阵计算这第一个增量步的应力增量。
114.相应地，在一实施例中，可以在当前增量步不是动力本构模型的第一个增量步的情况下，将该砂土单元的应力反向点作为映射中心，并基于径向映射法则确定该砂土单元的像应力点；根据砂土单元的应力点和像应力点之间的位置关系，确定该砂土单元的塑性模量；根据该砂土单元的当前特征信息、塑性模量和土体参数，确定该砂土单元的弹塑性刚度矩阵；基于该砂土单元的弹塑性刚度矩阵，根据应变增量和当前应变值，计算当前增量步的应力增量；根据当前应力值和应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；根据该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
115.其中，当该砂土单元为卸载状态时，可以以当前应力点作为新的应力反向点，并返
回映射计算。
116.需要说明的是，映射法则是边界面模型中描绘当前应力状态与其像应力状态对应关系的重要模型要素，对两种状态间的距离变化规律有着决定性作用，其中，以应力反向点为映射中心的径向映射准则可以很好地反映应力反向前后土体刚度的变化规律。
117.具体地，可以根据如下公式，计算砂土单元的塑性模量：
[0118][0119]
其中，k
p
为塑性模量，p为平均正应力，r为当前偏应力张量，h为硬化参量，β为加载反向点，r
p
为峰值偏应力；
[0120]
需要进一步说明的是，为了反映密实度和平均正应力对砂土弹性变形的影响，可以应用次弹性模型描述弹性本构关系。次弹性理论认为弹性本构关系与应力路径相关，这种路径相关性通常体现在弹性材料参数随应力路径变化。具体可以采用次弹性模型中，根据如下公式计算砂土单元的剪切模量：
[0121][0122]
其中，p
at
为标准大气压，e为孔隙比，g0为材料常数。体积模量k则可通过泊松比v与剪切模量g换算得到，关系如下：
[0123][0124]
塑性偏应变增量与塑性体应变增量的关系可表示为：
[0125][0126][0127]
其中，l为塑性加载指数，n为加载方向，d为剪胀参数，δ为二阶各向同性张量，dεe为弹性应变增量，ds为偏应力增量。
[0128][0129]
其中，砂土单元的边界面表达式如下：
[0130][0131]
其中，为共轭应力点，由当前应力点通过反向加载点径向映射所得，α为加载面中心，m为控制土体强度演变的参数。
[0132]
具体地，当该砂土单元在该应变增量下的应力值超出历史最大水平时，可以计算更新改砂土单元的边界面。
[0133]
具体地，在一实施例中，该方法还包括：
[0134]
步骤201，判断待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0；
[0135]
步骤202，当待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0时，将极小正应力值确
定为待测复杂锚的对土体产生的平均应力值。
[0136]
具体地，由于砂土不能抗拉，无法提供拉应力，所以待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0时，可以给定为正数的极小应力值，以结束当前增量步计算。
[0137]
需要说明的是，由于上述欧拉网格单元中，土体像流体一样在网格中流动，若出现负的平均正应力(拉力)则会导致计算不收敛，且步骤201～202设置的极小正应力值会影响模拟计算的稳定性，因此，可以在正式开始模拟计算前，考察设置的极小正应力值对计算稳定性的影响，并选定合适的目标值。
[0138]
示例性的，如图5所示，为本技术实施例提供的示例性的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法的流程示意图，如图5所示的流程为各砂土单元的动力本构模型(有限元程序中的自定义材料子程序)的计算流程。
[0139]
本技术实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法，通过建立待测复杂锚分析模型；向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量；根据待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量；根据各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定待测复杂锚的循环动力响应预测结果。上述方案提供的方法，通过基于待测复杂锚分析模型，实现了对复杂锚循环动力加载过程的模拟，能够考虑多重因素对复杂锚循环动力响应的影响，而无需依赖大量的试验数据，降低了复杂锚循环动力响应预测成本。并且，通过构建各砂土单元的动力本构模型，能够考虑砂土剪胀性、相对密度、应变累积效应、加载历史、荷载均值、循环幅值等诸多因素对复杂锚循环动力响应的影响，进一步提高了预测结果的可靠性。
[0140]
本技术实施例提供了一种砂土中复杂锚循环动力响应预测装置，用于执行上述实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法。
[0141]
如图6所示，为本技术实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测装置的结构示意图。该砂土中复杂锚循环动力响应预测装置60包括：获取模块601、模拟模块602、确定模块603和预测模块604。
[0142]
其中，获取模块，用于建立待测复杂锚分析模型；模拟模块，用于向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，得到待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量；确定模块，用于根据待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量；预测模块，用于根据各砂土单元在该应变增量下的应力值和状态变量，确定待测复杂锚的循环动力响应预测结果。
[0143]
具体地，在一实施例中，模拟模块，具体用于：
[0144]
向待测复杂锚分析模型输入循环荷载，以基于待测复杂锚分析模型确定待测复杂锚在循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力；
[0145]
根据待测复杂锚在循环荷载作用下对土体接触面产生的摩擦力和法向压力，确定待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量。
[0146]
具体地，在一实施例中，确定模块，具体用于：
[0147]
将待测复杂锚在循环荷载作用下对各砂土单元产生的应变增量，输入到各砂土单元的动力本构模型；
[0148]
基于各砂土单元的动力本构模型，确定各砂土单元在该应变增量下的应力值和状
态变量。
[0149]
具体地，在一实施例中，确定模块，具体用于：
[0150]
针对任一砂土单元，在向该砂土单元的动力本构模型输入应变增量的同时，获取该砂土单元的当前特征信息；其中，当前特征信息包括当前应力值、当前应变值和当前状态变量；
[0151]
在当前增量步是动力本构模型的第一个增量步的情况下，基于该砂土单元的纯弹性刚度矩阵，根据应变增量和当前应变值，计算当前增量步的应力增量；
[0152]
根据当前应力值和应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；
[0153]
根据该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
[0154]
具体地，在一实施例中，确定模块，还用于：
[0155]
在当前增量步不是动力本构模型的第一个增量步的情况下，将该砂土单元的应力反向点作为映射中心，并基于径向映射法则确定该砂土单元的像应力点；
[0156]
根据砂土单元的应力点和像应力点之间的位置关系，确定该砂土单元的塑性模量；
[0157]
根据该砂土单元的当前特征信息、塑性模量和土体参数，确定该砂土单元的弹塑性刚度矩阵；
[0158]
基于该砂土单元的弹塑性刚度矩阵，根据应变增量和当前应变值，计算当前增量步的应力增量；
[0159]
根据当前应力值和应力增量，确定该砂土单元在该应变增量下的应力值；
[0160]
根据该砂土单元在该应变增量下的应力值，更新当前状态变量，以得到该砂土单元在该应变增量下的状态变量。
[0161]
具体地，在一实施例中，获取模块，具体用于：
[0162]
基于欧拉网格的大变形有限元算法，建立待测复杂锚分析模型，以使待测复杂锚分析模型的土体保持固定不变，材料在欧拉网格内变形与流动。
[0163]
具体地，在一实施例中，确定模块，还用于：
[0164]
判断待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0；
[0165]
当待测复杂锚的砂土单元平均应力值是否小于0时，将极小正应力值确定为待测复杂锚的对土体产生的平均应力值。
[0166]
关于本实施例中的砂土中复杂锚循环动力响应预测装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0167]
本技术实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测装置，用于执行上述实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。
[0168]
本技术实施例提供了一种电子设备，用于执行上述实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法。
[0169]
如图7所示，为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备70包括：至少一个处理器71和存储器72。
[0170]
存储器存储计算机执行指令；至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如上实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法。
[0171]
本技术实施例提供的一种电子设备，用于执行上述实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。
[0172]
本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现如上任一实施例提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法。
[0173]
本技术实施例的包含计算机可执行指令的存储介质，可用于存储前述实施例中提供的砂土中复杂锚循环动力响应预测方法的计算机执行指令，其实现方式与原理相同，不再赘述。
[0174]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0175]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0176]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0177]
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0178]
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0179]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。