第4章教案-ANSYS隧道工程应用实例分析(4)

第4章 ANSYS在隧道工程中的应用分析 beam3有如下KEYOPTS：

KEYOPT(6) 力和力矩输出设置

KEYOPT(9) 设置输出节点I与J之间点结果

KEYOPT(10) 设置SFNEAM命令施加线性变化的表面载荷 COMBIN14弹簧单元有如下KEYOPTS：

KEYOPT(1) 设置解类型

KEYOPT(2) 设置1-D自由度

KEYOPT(3) 设置2-D或3-D自由度 设置单元以及其关键选项的方式如下： 命令：ET

KEYOPT

GUI：Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete

图 3-2 GUI图形界面过滤

4、设置实常数和定义单位

单元实常数和单元类型密切相关，用R族命令（如R，RMODIF等）或其相应GUI菜单路径来说明。在隧道结构受力分析中，你可用实常数来定义衬砌梁单元的横截面积、惯性矩和高度以及围岩弹性抗力系数等。当定义实常数时，要遵守如下二个规则：

? 必须按次序输入实常数。

? 对于多单元类型模型，每种单元采用独立的实常数组（即不同的REAL参考号）。但

是，一个单元类型也可注明几个实常数组。

命令：R

第4章 ANSYS隧道工程中的应用实例分析 GUI：Main Menu> Preprocessor> Real Constants> Add/Edit/Delete

ANSYS软件没有为系统指定单位，分析时只需按照统一的单位制进行定义材料属性、几何尺寸、载荷大小等输入数据即可。

结构分析只有时间单位、长度单位和质量单位三个基本单位，则所有输入的数据都应当是这三个单位组成的表达方式。如标准国际单位制下，时间是秒（s），长度是米（m），质量是千克（kg），则导出力的单位是kg?m/s2（相当于牛顿N），材料的弹性模量单位是kg/m?s2（相当于帕Pa）。

命令：/UNITS 5、定义材料属性

大多数单元类型在进行程序分析时都需要指定材料特性，ANSYS程序可方便地定义各种材料的特性，如结构材料属性参数、热性能参数、流体性能参数和电磁性能参数等。

ANSYS程序可定义的材料特性有以下三种： （1）线性或非线性。

（2）各向同性、正交异性或非弹性。 （3）随温度变化或不随温度变化。

隧道结构受力分析中需要定义隧道混凝土衬砌支护的材料属性：容重、弹性模量、泊松比、凝聚力以及摩擦角。

命令：MP

GUI：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models

或 Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Change Mat Props>Material Models 4.4.1.3 建立模型和划分网格

创建好物理环境，就可以建立模型。在进行隧道结构受力分析时，需要建立模拟隧道衬砌结构的梁单元和模拟隧道结构与围岩间相互作用的弹簧单元。在建立好的模型各个区域内指定特性（单元类型、选项、实常数和材料性质等）以后，就可以划分有限元网格了。

通过GUI为模型中的各区赋予特性：

1、选择Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh Attributes> Picked Areas 2、点击模型中要选定的区域。

3、在对话框中为所选定的区域说明材料号、实常数号、单元类型号和单元坐标系号。 4、重复以上三个步骤，直至处理完所有区域。 通过命令为模型中的各区赋予特性： ASEL（选择模型区域） MAT （说明材料号） REAL（说明实常数组号） TYPE（指定单元类型号） ESYS（说明单元坐标系号）

在进行隧道结构分析中，只需要给隧道衬砌结构指定材料号、实常数号、单元类型号和单

第4章 ANSYS在隧道工程中的应用分析 元坐标系号就可以。

4.4.1.4 施加约束和荷载

在施加边界条件和荷载时，既可以给实体模型（关键点、线、面）也可以给有限元模型（节点和单元）施加边界条件和荷载。在求解时，ANSYS程序会自动将加到实体模型上的边界条件和载荷转递到有限元模型上。

隧道结构分析中，主要是给弹簧施加自由度约束。 命令：D

施加荷载包括重力以及隧道结构所受到的力。 4.4.1.5 求解

接着就可以进行求解，ANSYS程序根据现有选项的设置，从数据库获取模型和载荷信息并进行计算求解，将结果数据写入到结果文件和数据库中。 命令：SOLVE

GUI：Main Menu>Solution>Solve> Current LS 4.3.1.6 后处理

后处理的目的是以图和表的形式描述计算结果。对于隧道结构受力分析中，很重要一点就是进入后处理器后，观察结构受力变形图，根据弹簧单元只能受压的性质，去掉受拉弹簧，再进行求解，随后再观察结构受力变形图，看有没有受拉弹簧，如此反复，直到结构受力变形图中无受拉弹簧为止。这时就得到隧道结构受力分析的正确结果，进去后处理器，绘出隧道支护结构的变形图、弯矩图、轴力图和剪力图，列出各单元的内力和位移值，以及输出结构的变形图和内力图。最后按照相关设计规范进行强度和变形验算，如果不满足设计要求，提出相应的参数修改意见，再进行新的分析。 命令：／POST1 …… 此处隐藏：428字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……