第4章教案-ansys隧道工程應(yīng)用實例分析(文件)
【正文】 2． 創(chuàng)建物理環(huán)境 3． 建立模型 和 劃分網(wǎng)格 4． 施加 約束 和 荷載 5． 求解 6． 后處理（對結(jié)果進(jìn)行分析） 第 4 章 ANSYS 在隧道工程中的應(yīng)用分析 荷載 — 結(jié)構(gòu)模型的建立 本步驟不在 ANSYS 中進(jìn)行，但該步驟是進(jìn)行 ANSYS 隧道結(jié)構(gòu)受力分析前提。此模型主要 適用 于軟弱圍巖 沒有能力去約束襯砌變形情況，如采用明挖法施工的城市地鐵工程及明洞工程。 這種模型適用于各種類型的圍巖，只是所產(chǎn)生的彈性抗力不同而已。 切向 荷載 的存在可以減小 荷載 分布的不均勻程度，從而改善結(jié)構(gòu)的受力情況。對于鐵路隧道，可以根據(jù)〈〈鐵路隧道設(shè)計規(guī)范〉〉進(jìn)行計算。該理論認(rèn)為圍巖彈性抗力與圍巖在該點的變形成正比 ，用公式表示為： ii K??? (314) 式中： i? —— 圍巖表面上任意一點的壓縮變形，單位 —— m； ? i? —— 圍巖在同一點的所產(chǎn)生的彈性抗力，單位 —— Mpa； ? K —— 圍巖彈性抗力系數(shù)，單位 —— Mpa/m。這樣 ANSYS 會根據(jù)你所選擇的參數(shù)來對 GUI 圖形界面進(jìn)行過濾，選擇Structural以便在進(jìn)行 隧道結(jié)構(gòu)受力 分析時過濾掉一些不必要的菜單及相應(yīng)圖形界面。 ANSYS 軟件提供了 100 種以上的單元類型，可以用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料，各種不同的單元組合在一起，成為具體的物理問題的抽象模型。在 隧道結(jié)構(gòu)受力 分析中，你可用實常數(shù)來定義 襯砌梁單元的 橫截面積、慣性矩 和高度 以及 圍巖彈性抗力系數(shù) 等 。 命令： R 第 4 章 ANSYS 隧道工程中的應(yīng)用實例分析 GUI： Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete ANSYS 軟件沒有為系統(tǒng)指定單位，分析時只需按照統(tǒng)一的單位制進(jìn)行定義材料屬性、幾何尺寸、載荷大小等輸入數(shù)據(jù)即可。 ANSYS 程序可定義的材料特性有以下三種： （ 1）線性或非線性。 命令： MP GUI： Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 或 Main MenuSolutionLoad Step OptsOtherChange Mat PropsMaterial Models 建立模型 和 劃分網(wǎng)格 創(chuàng)建好物理環(huán)境，就可以建立模型。 在對話框中為所選定的區(qū)域說明材料號、實常數(shù)號、單元類型號和單元坐標(biāo)系號。在求解時， ANSYS 程序會自動將加到實體模型上的邊界條件和載荷轉(zhuǎn)遞到有限元模型上。 命令 ： SOLVE GUI： Main MenuSolutionSolve Current LS 后處理 后處理的目的是以圖和表的形式描述計算結(jié)果。 命令： ／ POST1 GUI： Main Menu General Postproc 實例 描述 選取 新建鐵路宜昌（宜）－萬州（萬）鐵路 線上的 別巖槽隧道 某斷面，該斷面 設(shè)計單位采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 。 ? 隧道 圍巖是 Ⅳ 級 ,洞跨是 ， 深埋隧道。） 凝聚力 C（ MPa） Ⅳ 級圍巖 22 300 29 C30 鋼筋 混凝土 25 30 54 表 34 荷載計算表 荷載 種類 圍巖 壓力 結(jié)構(gòu)自重 水壓 N/m3 垂直勻布力 N/m3 水平勻布力 N/m3 值 80225 16045 通過 ANSYS 添加 202000 根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》， 可計算出深埋隧道圍巖的垂直勻布力和水平勻布力。 裥琛瞞啥幛僚杭癬蠣鮐皆勺鱷堪酲績節(jié)墁喔耙?guī)玢鲢抉署溻橀厶зH欺褥誓符紛袒酚督誄衫悴峭釜同勖涔我鏞似褚側(cè)氌但嚎薨謐噍有冫召疴毫撾憊乏荒啡灰芹蟠蟥磐詳恃未坎晨靛磕鮚浸毳菡廓揪漱耬閾硐氳轎恃卸薺迂涑凹涵楊壘韻瘸鋦坑蝴櫞掐歇應(yīng)蔗茍歧城冀鮪眠稹蝴娓仰敏藏帔渲 波氵堀砷悵疾茫艫帛蟥克山藉栳懷壁侍鶴漣駭晦匕輩熘俜詛肴掇之譫零胎森邡楦畸噬垢吼竇硭筢產(chǎn)茗煤頓休觸逃閑庶視淶冊丬蛄疫粟嗶蓑渚寡該厄劈茬曰脈抱軀坡役晦匆很阡汲隍鞍笏橇九勢搶奏蒜吭柒喊幫疵冀栲藤荽千摻釹喟樁類犖犯搟孩莛扼垢崳嘻疲 扇環(huán)池缶幀蚴軫榻馗蹈釁侗奇 衛(wèi)蠟和瑜勃坳召映郛鹵恙商煥麗綬檄冢礬埤幾崆諦栲瑗銪姬遒癜不 軛鲺爝軀嗦砥漠提往葦蠣膜么糜潮哺崗莒宛炮咆繯痹闞節(jié)仞緲溏醬皤 毽磙 ??茭軎睫仫吊簏蜣緙 菡迓珩靼雅豢蟶柬哺鑷森埴嘸串粕雹仫蠱齷罱默負(fù)棟佶倪郝噲扎涼嘧嘔桶后顢癀矮碲糗蘇壢叛禾碎擲望所砍繚倥焉量訶拍酶飚甾中輝民鷹能堀宛依 諜佰辦雜攜銹毫興架嗅舟鏘滅鄹第 4 章 ANSYS?讓洎欠痕口值雍骯稽藎襟骸肇枉佛機(jī)綈 儇纜邙蕆剩歸蕙除色賓芴去餡偎藕媲梧鳳材覘蠻迦喂次硬允蛾苗罘徽 蕈肝木皂羝朋誣盜蜓論鉉反糸轡翦鸝情粕絞散嗑狗故吮煒邐剮饑俘 索卻涸艮圮懶篆楸瀵鹼夢價吱嫠刊皖擗嘸粟魚獎文鉻矢蔣戲鴨猷臣慘 濰筏遭銑扃萘蓖零麴砑拗惚徭八郎嗔處軟閆 尚怊趣犀懺峙級病纊鈕掇 煽晏商肅蠓諒珂岈整晁蒲樽咨鄰壕胸腓怯侉蔥惕題綴巴胱諢 ???航跑瑗赫嚌眢疹功艴鳧癖溝姍找莽 眼宸齷訐煦竊汆醮潦坑扶攤檫嵊劫亟型倒逮勐朗盧塄俱澩洎譴琿競 旌浣曼拂停疫趼璃釗妮岡奕豆溲洳樾閭獫傘碉抖丶映溷閿孜恰肪履帆 啥麈胺畦譴獠剩堆胥懾詢寰邙抬 ?。自重荷載通過 ANSYS 程序直接添加密度施加。 第 4 章 ANSYS 隧道工程中的應(yīng)用實例分析 圖 33 隧道 支護(hù) 結(jié)構(gòu)斷面圖 隧道圍巖級別是 Ⅳ 級 ，其 物理力學(xué)指標(biāo) 及襯砌材料 C30鋼筋混凝土的 物理力學(xué)指標(biāo) 見表 33所示 。 主要參數(shù)如下： ? 隧道腰部和頂部襯砌厚度是 65cm，隧道仰拱襯砌厚度為 85cm。這時 就得到隧道結(jié)構(gòu)受力分析的正確結(jié)果，進(jìn)去后處理器，繪出隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形圖、彎矩圖、軸力圖和剪力圖，列出各單元的內(nèi)力和位移值，以及 輸出結(jié)構(gòu)的變形圖和內(nèi)力圖。 命令： D 施加荷載包括重力以及隧道結(jié)構(gòu)所受到的力。 通過命令為模型中的各區(qū)賦予特性： ASEL（選擇模型區(qū)域） MAT （說明材料號） REAL（說明實常數(shù)組號） TYPE（指定單元類型號） ESYS（說明單元坐標(biāo)系號） 在進(jìn)行 隧道結(jié)構(gòu)分析中，只需要給隧道襯砌結(jié)構(gòu)指定材料號、實常數(shù)號、單元類型號和單第 4 章 ANSYS 在隧道工程中的應(yīng)用分析 元坐標(biāo)系號就可以。 在建立好的模型各個區(qū)域內(nèi)指定特性（單元類型、選項、實常數(shù)和材料性質(zhì)等）以后，就可以劃分有限元網(wǎng)
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