【文章內(nèi)容簡介】 opic → input EX:, PRXY: → OK 生成幾何模型： （ 1） 生成特征點： ANSYS Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → In Active CS →依次輸入三個點的坐標：input:1(0,0),2(6,0),3(0,10) → OK （ 2） 生成壩體截面： ANSYS Main Menu: Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Arbitrary → Through KPS →依次連接三個特征點，1(0,0),2(6,0),3(0,10) → OK 網(wǎng)格化分：劃分網(wǎng)格時，拾取 lineAB 和 lineBC 進行 Size Conrotls，設定 input NDIV 為 15；拾取 lineAC，設定 input NDIV 為 20，選擇網(wǎng)格劃分方式為 Tri+Mapped，最后得到 600 個單元。 模型施加約束： 4 （ 1） 約束采用的是對底面 BC 全約束。 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads → Apply → Structural → Displacement → On Lines →拾取lineBC： Lab2: All Dof → OK （ 2） 給模型施加載荷 ： 大壩所受載荷形式為 Pressure，作用在 LAB上，方向水平向右，載荷大小沿LAB由小到大分布（見圖 12）。沿著 y 方向的受力分布可表示為： }{*9 8 0 09 8 0 0 0)10( YygghP ????? ?? （ 1） 其中ρ為水的密度，取 g 為 ，可知 Pmax為 98000N， Pmin為 0。施加載荷時只需對 LAB插入預先設置的載荷函數(shù)（ 1）即可。 Parameters→ Functions→ Define/Edit...,輸入 Result=980009800*{Y}，file→ save，保存為 ； Parameters→ Functions→ Read From File→，在 table parameter name 輸入 Q→ OK ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural→pressure→ on lines→拾取 AB 邊 → Ok， Apply PRES onlines， SFL 選擇existing table→ Q→ OK。 網(wǎng)格劃分及約束受載情況如圖 13（ a） 所示。 分析計算 ANSYS Main Menu: Solution → Solve → Current LS → OK(to close the solve Current Load Step window) → OK 結(jié)果顯示 ANSYS Main Menu: General Postproc → Plot Results → Deformed Shape… → select Def + Undeformed → OK； 5 Contour Plot → Nodal Solu → select: DOF solution → displacement vector sum→ OK； Contour Plot → Nodal Solu → select: Stress→ von mises stress→ OK。 三、計算結(jié)果 與結(jié)果分析 相同單元數(shù)目的三節(jié)點常應變單元和六節(jié)點三角形單元 （ 1） 三節(jié)點常應變單元 圖 13(a) 三節(jié)點 常應變 單元的網(wǎng)格劃分及約束受載圖 6 圖 13(b) 常應變?nèi)?jié)點單元的位移分布圖 圖 13(c) 常應變?nèi)?jié)點單元的應力分布圖 7 （ 2） 六節(jié)點三角形單元 圖 14(a) 六節(jié)點三角形單元網(wǎng)格劃分及約束受載圖 圖 14(b) 六節(jié)點三角形單元的 位 移分布圖 8 圖 14(c) 六節(jié)點三角形單元的應力分布圖 （ 3） 不同單元類型 的 計算數(shù)據(jù)統(tǒng)計 根據(jù) （ 1）（ 2）所得 位移和應力圖，可以得出常應變?nèi)?jié)點單元和六節(jié)點三角形單元的最小最大位移應力如表 11 所示。 表 11 計算數(shù)據(jù)表 單元類型 最小位移（ mm） 最大位移（ mm） 最小應力（ Pa） 最大應力（ Pa） 常應變?nèi)?jié)點單元 0 392364 六節(jié)點三角形單元 0 607043 （ 4） 結(jié)果分析 由表 11及圖 1 14可知，采用三節(jié)點和六節(jié)點的三角形單元分析計算： 1）最大位移都發(fā)生在 A 點，即大壩頂端，最大應力發(fā)生在 B 點附近，即壩底和水的交界處，且整體應力和位移變化分布趨勢相似，符合實際情況； 9 2）結(jié)果顯示三節(jié)點和六節(jié)點單元分析出來的最大應力值相差較大，原因可能是 B 點產(chǎn)生了虛假應力，造成了最大應力值的不準確性。 3）根據(jù)結(jié)果顯示，三節(jié)點和六節(jié)點單元分析出來的最小應力值相差極為懸殊，結(jié)合理論分析，實際上 A 點不承受載荷，最小應力接近于零，顯然六節(jié)點三角形單元分析在這一點上更準確。 4）六節(jié)點的應力范圍較大，所以可判斷在單元數(shù)目相同的前提下，節(jié)點數(shù)目越多，分析精度就越大；但是節(jié)點數(shù)目的增多會不可避免地帶來計算工作量增加和計算效率降低的問題。 不同數(shù)量的三節(jié)點常應變單元計算 結(jié)果 此次分析選擇的單元類型為常應變?nèi)?jié)點單元。選用三種不同單元數(shù)目情況進行比較分析。具體做法如下：有限元建模步驟與第 1 小題類似，只是在劃分網(wǎng)格時， 設定 input NDIV，對 lineAB 和 lineBC 設為 3， lineAC設定為 6，得單元數(shù)為 54；劃分網(wǎng)格時，設定 input NDIV，對 lineAB 和 lineBC 設為 50，lineAC 設定為 100，得單元數(shù)為 15000； （ 1） 單元數(shù)目為 54 時 計算結(jié)果 10 圖 15(a) 單元數(shù)目為 54 的網(wǎng)格劃分及約束受載圖 圖 15(b) 單元數(shù)目為 54 的 位 移分布圖 11 圖 15(c) 單元數(shù)目為 54 的 應力 分布圖 （ 2） 單元數(shù)目為 600 時 計算結(jié)果 單元數(shù)目為 600 的常應變?nèi)?jié)點單元 計算結(jié)果見圖 13（ a）（ b）（ c） （ 3） 單元數(shù)目為 15000 時 計算結(jié)果 圖 16(a) 單元數(shù)目為 15000 的網(wǎng)格劃分及約束受載圖 12 圖 16(b) 單元數(shù)目為 15000 的 位 移分布圖 圖 16(c) 單元數(shù)目為 15000 的 應力 分布圖 （ 4） 不同 單元 數(shù)量的 計算數(shù)據(jù)統(tǒng)計 13 由以上不同單元數(shù)目的位移 和 應力分布圖可以看出，大壩截面所受位移和應力的變化趨勢是相同的，最大應力都發(fā)生在壩底和水的交界點附近，最小應力發(fā)生在大壩頂端；最大變形位移也是發(fā)生在壩頂。不同單元數(shù)目下計算的數(shù)據(jù)如表 12 所示。 表 12 不同單