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受水压力和土壤压力隧道断面位移及应力有限元设计
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  • 更新时间:2014-11-03
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  • 受水压力和土壤压力隧道断面位移及应力有限元设计
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    1 问题阐述 3
    2 题目分析 3
    2.1计算分析模型图 3
    2.2隧道参数设定 3
    操作步骤 4
    3 定义单元类型和材料属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
    3.1.设置计算类型 4
    3.2.选择单元类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
    3.3 设置材料属性 4
    4.创建几何模型 6
    4.1创建节点 5
    4.2 生成隧道截面 5
    5 产生网格 6
    5.1进行网格划分 6
    6 施加载荷 7
    6.1 边界约束 7
    6.2 压力载荷 7
    7求解 9
    7.1 进行求解 9
    8 观察结果 9
    8.1 处理结果 9
    8.2绘制位移云图 9
    8.3绘制von Mises等效应力云图 10
    8.4节点数和单元数 10
    8.5 8节点的应力与位移云图 . . . . . . . . . . . . . . . . .11
    8.6 4节点的应力与位移云图如下. . . . . . . . . . . . . . 12
    9 结果分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
    10 方案比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
    11 结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
    退出程序 14
    心得体会 15
    参考文献 16

    1 问题阐述:
    图1所示为一隧道断面,其内受均布水压力q,外受土壤均布压力p;试采用不同单元计算断面内的位移及应力。

    图 1
    2 题目分析:
    2.1计算分析模型如图2所示:
    图2
    由于隧道沿长度方向的尺寸远远大于隧道的直径,这是属于应变问题,然后根据结构的对称性,只要分析其中1/4即可。

    2.2隧道的参数设定:
    隧道材料参数:45号钢;弹性模量E=210Gpa;泊松比v=0.26。
    隧道内部受均匀水压力q 外部受土壤压力p 。
    在此题中由于我分析的需要,第一种情况:当q 取55Mpa时, p 取70Mpa
    第二种情况: 当q 取70Mpa时,p 取55Mpa。
    外圈直径:1m 内圈直径:0.6m
    在这里安全系数取 4 ,45号钢的屈服极限为353Mpa
    操作步骤:
    进入ANSYS
    在E盘建立一名为15的文件夹,工作文件名为suidao。然后运行
    开始——>程序——>ANSYS11.0.0——> Ansys Product Launcher
    →file Management →select Working Directory:E:\suidao,input job name: suidao→Run

    3 定义单元类型和材料属性:
    3.1.设置计算类型: ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK
    3.2.选择单元类型: 执行ANSYS Main Menu→Preprocessor
    →Element Type→Add/Edit/Delete
    →Add →select Solid Quad 8node 82
    →apply →Option → Plane strain →OK→Close
    如图3所示,选择OK接受单元类型并关闭对话框。 ...
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