【文章內(nèi)容簡介】 后面的“Set”，彈出一個選擇對話框，用鼠標(biāo)在圖形選擇線L3和L5。彈出一個“Element Sizes on Picked Lines”，對話框，如圖419所示，在“No of element division”欄后面輸入“5”，單擊“Apply”按鈕，再選擇線L4和L11，又彈出圖419對話框，在“No of element division”欄后面輸入“26”，單擊“OK”按鈕。：在圖417網(wǎng)格劃分工具欄中單擊“Mesh”按鈕，彈出一個拾取面積對話框，拾取面積A1，單擊拾取框上的“OK”按鈕，生成邊坡圍巖2單元網(wǎng)格。圖 419 設(shè)置網(wǎng)格份數(shù)對話框5）劃分邊坡圍巖1單元網(wǎng)格 圖420 選取線對話框 圖421 設(shè)置網(wǎng)格分?jǐn)?shù)對話框：Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManualSizeLayersPicked Lines，彈出一個“Set Layer Controls”對話框，如圖420所示，用鼠標(biāo)選取線LL1和L6單擊“OK”按鈕。彈出一個“Area Layer Mesh Control on Picked lines”對話框，如圖421所示，在“No of line division”欄后面輸入“10”，單擊“OK”按鈕。相同方法設(shè)置線L8和L10分割份數(shù)為16；設(shè)置線L7和L9線的分割份數(shù)為12。 b. 給邊坡圍巖1賦予材料特性：Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool，彈出“MeshTool”對話框，如圖417所示。在“Element Attributes”后面的下拉式選擇欄中選擇“Areas”，按“Set”按鈕，彈出一個“Areas Attributes”面拾取框，在圖形界面上拾取面A2和A3，單擊拾取框上的“OK”按鈕，又彈出一個 “Areas Attributes”對話框，在“Material number”后面的下拉式選擇欄中選取“1”，在“Element type number ” 后面的下拉式選擇欄中選取“2 PLANE82”，單擊“Apply”。 ：在圖397網(wǎng)格劃分工具欄中單擊“Mesh”按鈕，彈出一個拾取面積對話框，拾取圍巖，單擊拾取框上的“OK”按鈕，生成邊坡圍巖1單元網(wǎng)格。最后得到邊坡模型單元網(wǎng)格，如圖422所示。圖422 邊坡模型單元網(wǎng)格 施加約束和荷載 1）給邊坡模型施加約束：執(zhí)行Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementon Nodes，彈出在節(jié)點上施加位移約束對話框，用鼠標(biāo)選取隧道模型兩側(cè)邊界上所有節(jié)點，單擊“OK”按鈕。彈出“Apply U,ROT on Nodes”對話框，如圖423所示，在“DOFS to be constrained”欄后面中選取“UX”，在“Apply as”欄后面的下拉菜單中選取“Constant value”，在“Displacement value”欄后面輸入“0”值，然后單擊“OK”按鈕。 圖423 給模型兩側(cè)施加位移約束對話框 圖424 給模型底部施加位移約束對話框：執(zhí)行Main MenuSolutionDefine Loads ApplyStructuralDisplacementon Nodes，彈出在節(jié)點上施加位移約束對話框，用鼠標(biāo)選取隧道模型底部邊界上所有節(jié)點，單擊“OK”按鈕。彈出圖424所示對話框，在“DOFS to be constrained”欄后面中選取“UX、UY”，在“Apply as”欄后面的下拉菜單中選取“Constant value”，在“Displacement value”欄后面輸入“0”值，然后單擊“OK”按鈕。u 節(jié)點選擇，可以先選擇節(jié)點上線，再選擇附在線上的節(jié)點。 2）施加重力加速度：Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralInertiaGravity，彈出“Apply(Gravitational)Acceleration”對話框，如圖425所示。只需在“Global Cartesian Yp”欄后面輸入重力加速度值“”就可以，單擊“OK”按鈕，就完成了重力加速度的施加。圖425 施加重力加速度對話框 這時就可以得到施加約束和重力加速度后隧道有限元模型，如圖425所示。圖425 施加約束和重力荷載后邊坡模型 求解1）求解設(shè)置：Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis，彈出一個如圖425所示對話框，在“Type of analysis”欄后面選中“Static”，單擊“OK”按鈕。圖425 指定求解類型對話框： Main MenuPreprocessorLoadsAnalysis TypeSol39。n Controls，彈出一個“Solution Controls”對話框，用鼠標(biāo)單擊“Basic”選項，如圖426所示，在“Number of Substeps”欄后面輸入“5”，在“Max no. of substeps”欄后面輸入“100”，在“Min no. of substeps”欄后面輸入“1”，單擊“OK”按鈕。圖426設(shè)置載荷步對話框 ：Main MenuSolutionAnalysis TypeSol39。n Controls，彈出一個“Solution Controls”對話框，用鼠標(biāo)單擊“Nonlinear”選項，如圖427所示，在“Line search”欄后面下拉菜單選中“ON”，單擊“OK”。圖427 設(shè)置線性搜索對話框 d. 設(shè)定牛頓拉普森選項：Main MenuSolutionAnalysis TypeAnalysis Options，彈出一個“Static or Steadystatic Analysis”對話框，如圖428所示，在“NewRaphson option”欄后面下拉菜單選中“Full NR”，單擊“OK”按鈕。圖428 設(shè)定牛頓拉普森選項：Main MenuPreprocessorLoadsAnalysis TypeSol39。n ControlsBasic，得到圖426所示對話框，在“Analysis Options”欄后面下拉菜單選中大位移“Large Displacement static”，單擊“OK”按鈕。：Main MenuPreprocessorLoadsLoad Step OptsNonlinearConvergence Crit，彈出一個“Default Nonlinear Convergence Criteria”，如圖429所示。圖中顯示ANSYS默認(rèn)的收斂條件：分別設(shè)置了力和力矩的收斂條件。圖429 ANSYS默認(rèn)收斂條件 為了使求解順利進行和得到較好解，可以修改默認(rèn)收斂設(shè)置，可以分別設(shè)置力、力矩和位移收斂條件。單擊圖429中的“Replace”，彈出一個“Nonlinear Convergence Criteria”對話框，如圖430所示。在“Lab Convergence based on”欄后面第一欄中選中“Structural”，第二欄中選中“Force F”；在“TOLER Tolerance about value”欄后面輸入“”；在“NORM Convergence norm”欄后面下拉菜單選中“L2 norm”；在“MNREF Minimum reference value”后面欄中輸入“”，單擊“OK”按鈕，這就設(shè)置好了求解時力收斂條件。圖430 設(shè)置力收斂條件對話框 單擊圖430對話框中“OK”按鈕后，彈出一個如圖431所示的對話框，單擊“Add”按鈕。彈出一個如圖431所示對話框，在“Lab Convergence based on”欄后面第一欄中選中“Structural”，第二欄中選中“Displacement U”；在“TOLER Tolerance about value”欄后面輸入“”；在“NORM Convergence norm”欄后面下拉菜單選中“L2 norm”；在“MNREF Minimum reference value”后面欄中輸入“1”，單擊“OK”按鈕，這就設(shè)置好了求解時力矩收斂條件。圖431 設(shè)置完力收斂條件對話框圖432 設(shè)置位移收斂條件對話框圖433 設(shè)置好求解收斂條件 最后得到設(shè)置好求解收斂條件，如圖433所示。2）邊坡在強度折減系數(shù)F=1時求解：Main MenuSolutionSolveCurrent LS，彈出一個求解選項信息和一個當(dāng)前求解載荷步對話框，檢查信息無錯誤后，單擊“OK”，開始求解運算，直到出現(xiàn)一個“Solution is done”的提示欄，表示求解結(jié)束。b. 保存求解結(jié)果；Utility Menu File Save as，彈出一個“Save Database”對話框，在“Save Database to”下面輸入欄中輸入文件名“”，單擊“OK”。3）邊坡在強度折減系數(shù)F=：首先選擇需要折減單元，再執(zhí)行Main MenuSolutionLoad Step OptsOtherChange Mat PropsChange Mat Num，彈出一個“Change Material Number”對話框，如圖434所示，在“New material number”欄后面輸入新材料號“3”，在“Element no. to be modified”欄后面輸入“ALL”，表示把剛才選定的單元材料該為3號材料，單擊“OK”按鈕。圖434 改變材料號對話框：Main MenuSolutionSolveCurrent LS，彈出一個求解選項信息和一個當(dāng)前求解載荷步對話框，檢查信息無錯誤后，單擊“OK”，開始求解運算，直到出現(xiàn)一個“Solution is done”的提示欄，表示求解結(jié)束。c. 保存求解結(jié)果；Utility Menu File Save as，彈出一個“Save Database”對話框，在“Save Database to”下面輸入欄中輸入文件名“”，單擊“OK”。同理，依次對強度折減系數(shù)F=、F=、F=、F=、F=、F=、F=、F=、F=，直到求解不收斂為止，并保存各次求解結(jié)果：、、。 當(dāng)強度折減系數(shù)F=，求解不收斂，此時求解迭代力和位移不收斂過程如圖436所示。u 邊坡穩(wěn)定性有限元分析一般采用強度折減方法來求得邊坡安全系數(shù)。u 強度折減根據(jù)式41和式42來進行折減。u 求解不收斂是判斷邊坡不穩(wěn)定的一個準(zhǔn)則。圖435 F= 求解收斂時迭代過程圖圖436 F= 后處理 伴隨強度折減系數(shù)的增加，邊坡的塑性應(yīng)變增大，塑性區(qū)也隨之?dāng)U大，當(dāng)塑性區(qū)發(fā)展成一個貫通區(qū)域，邊坡就不穩(wěn)定，此時求解也不收斂。與之同時，邊坡水平位移也變大。因此，主要通過觀察后處理中邊坡塑性應(yīng)變、塑性區(qū)、位移和收斂來判斷邊坡穩(wěn)定性與否。 1）強度折減系數(shù)F=1時結(jié)果分析 =1時結(jié)果數(shù)據(jù)：Utility Menu resume…，彈出一個“Resume Database”對話框，選中剛才保存的文件“”，單擊“OK”按鈕。 ：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape，彈出一個“Plot Deform Shape”對話框，如圖437所示。選中“Def +undeformed”，單擊“OK”按鈕，得到邊坡變形圖，如圖439所示。圖437 繪制變形圖對話框438 節(jié)點解云圖繪制對話框 ：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu，彈出一個“Contour Nodal Solution Data”對話框，如圖438所示，用鼠標(biāo)依次點擊“Nodal Solution/DOF Solution/ XCompoment of displacement”，再單擊“OK”按鈕，就得到邊坡X方向位移云圖，如圖440所示。此時。圖439 F=1時邊坡變形圖圖440 F=1時，邊坡X方向位移云圖 ：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu，彈出圖428所示對話框，用鼠標(biāo)依次點擊“Nodal Solution/Plastic Strain/ Von Mises plastic”，再單擊“OK”按鈕，就得到邊坡塑性應(yīng)變云圖，如圖441所示，此時邊坡模型沒有塑性應(yīng)變，沒有塑性區(qū)，也就是說此時邊坡沒有發(fā)生塑性變形。圖441 F=1時邊坡模型塑性應(yīng)變云圖圖442 F= 2）強度折減系數(shù)F= =：Utility Menu resume…，彈出一個“Resume Database”對話框，選中剛才保存的文件“”，單擊“OK”按鈕。 ：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape，彈出一個“Plot Deform Shape”對話框。選中“Def +undeformed”，單擊“OK”按鈕，得到邊坡變形圖，如圖442所示。 c. 顯示邊坡X方向位移云圖：在如圖438對話框中，用鼠標(biāo)依次點擊“Nodal Solution/DOF Solution/ XCompoment of displacement”，再單擊“OK”按鈕，就得到邊坡X方向位移云圖，如圖443所示。此時。圖443 F