第4章教案-ANSYS隧道工程应用实例分析(2)

第4章 ANSYS隧道工程中的应用实例分析 EKILL,ALL ！杀死所选择（超过允许值）的单元 ESEL,ALL ！选择所有单元 ... ！继续求解 4.2.1.5 单元生死使用提示

下列提示有助于用户更好地利用ANSYS的单元生死功能进行分析： （1）不活动自由度上不能施加约束方程（CE，CEINTF）。当节点不与活动单元相连时，不活动自由度就会出现。

（2）可以通过先杀死单元，然后再激活单元来模拟应力松弛（如退火）。

（3）在进行非线性分析时，注意不要因杀死或激活单元引起奇异性（如结构分析中的尖角）或刚度突变，这样会使收敛困难。

（4）如果模型是完全线性的，也就是说除了生死单元，模型不存在接触单元或其它非线性单元且材料是线性的，则ANSYS就采用线性分析，因此不会采用ANSYS默认（SOLCONTROL，ON）非线性求解器。

（5）在进行包含单元生死的分析中，打开全牛顿-拉夫森选项的自适应下降选项将产生很好的效果。用下列方法来完成此操作： 命令方式：NROPT，FULL，ON

GUI方式：Main Menu>Solution>Analysis Options

（6）可以通过一个参数值来指示单元的生死状态。下面命令能得到活单元的相关参数值：

*GET，PAR，ELEM，n，ATTR，LIVE

该参数值可以用于APDL逻辑分支（*IF）或其它用户需要控制单元生死状态的场合。 （7）用荷载步文件求解法（LSWRITE）进行多荷载步求解时不能使用生死功能，因为生死单元状态不会写进到荷载步文件。多荷载步生死单元分析必须采用一系列SOLVE命令来实现。

此外，用户可以通过MPCHG命令来改变材料特性来杀死或激活单元。但这个过程要特别小心。软件保护和限制使得杀死的单元在求解器中改变材料特性时将不生效（单元的集中力、应变、质量和比热等都不会自动变为0）。不当的使用MPCHG命令可能会导致许多问题。例如，如果把一个单元的刚度减小到接近0，但仍保留质量，则在有加速度或惯性效应时就会产生奇异性。

MPCHG命令的应用之一：模拟系列施工中使“出生”单元的应变历程保持不变。这时用MPCHG命令可以得到单元在变形的节点构造初始应变。

4.2.2 DP材料模型

岩石、混凝土和土壤等材料都属于颗粒状材料，这类材料受压屈服强度远大于受拉屈服强度，且材料受剪时，颗粒会膨胀，常用的VonMise屈服准则不适合此类材料。在土力学中，常用的屈服准则有Mohr-Coulomb，另外一个更准确描述此类材料的强度准则是Druck-Prager屈服

第4章 ANSYS在隧道工程中的应用分析 准则，使用Druck-Prager屈服准则的材料简称为DP材料。在岩石、土壤的有限元分析中，采用DP材料可以得到较精确的结果。

在ANSYS程序中，就采用Druck-Prager屈服准则，此屈服准则是对Mohr-Coulomb准则给予近似，以此来修正VonMise屈服准则，即在VonMises表达式中包含一个附加项，该附加项是考虑到静水压力可以引起岩土屈服而加入的。其流动准则既可以使用相关流动准则，也可以使用不相关流动准则，其屈服面并不随着材料的逐渐屈服而改变，因此没有强化准则，然而其屈服强度随着侧限压力（静水压力）的增加而相应增加，其塑性行为被假定为理想塑性。并且，它考虑了由于屈服引起的体积膨胀，但不考虑温度变化的影响。

DP材料模型含有3个力学参数： ? 粘聚力C

? 内摩擦角? ? 膨胀角?f

这3个参数可通过ANSYS中材料数据表输入： Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models 执行完上面操作，弹出一个材料模型对话框，再执行：

Material Models Available>Strunturer>Nonlinear>Inelastic>Non-metal Plasticity>Drucker-Prager 接着在出现的对话框输入这3个参数便可。