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受水壓力和土壤壓力隧道斷面位移及應力有限元設計

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更新時間：2014-11-03
發布人： txp

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目錄
1 問題闡述 3
2 題目分析 3
2.1計算分析模型圖 3
2.2隧道參數設定 3
操作步驟 4
3 定義單元類型和材料屬性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.1.設置計算類型 4
3.2.選擇單元類型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.3 設置材料屬性 4
4.創建幾何模型 6
4.1創建節點 5
4.2 生成隧道截面 5
5 產生網格 6
5.1進行網格劃分 6
6 施加載荷 7
6.1 邊界約束 7
6.2 壓力載荷 7
7求解 9
7.1 進行求解 9
8 觀察結果 9
8.1 處理結果 9
8.2繪制位移云圖 9
8.3繪制von Mises等效應力云圖 10
8.4節點數和單元數 10
8.5 8節點的應力與位移云圖 . . . . . . . . . . . . . . . . .11
8.6 4節點的應力與位移云圖如下. . . . . . . . . . . . . . 12
9 結果分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
10 方案比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
11 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
退出程序 14
心得體會 15
參考文獻 16

1 問題闡述：
圖1所示為一隧道斷面，其內受均布水壓力q，外受土壤均布壓力p；試采用不同單元計算斷面內的位移及應力。

圖 1
2 題目分析：
2.1計算分析模型如圖2所示：
圖2
由于隧道沿長度方向的尺寸遠遠大于隧道的直徑，這是屬于應變問題，然后根據結構的對稱性，只要分析其中1/4即可。

2.2隧道的參數設定：
隧道材料參數：45號鋼；彈性模量E=210Gpa；泊松比v=0.26。
隧道內部受均勻水壓力q 外部受土壤壓力p 。
在此題中由于我分析的需要，第一種情況：當q 取55Mpa時， p 取70Mpa
第二種情況: 當q 取70Mpa時，p 取55Mpa。
外圈直徑：1m 內圈直徑：0.6m
在這里安全系數取 4 ，45號鋼的屈服極限為353Mpa
操作步驟：
進入ANSYS
在E盤建立一名為15的文件夾，工作文件名為suidao。然后運行
開始——>程序——>ANSYS11.0.0——> Ansys Product Launcher
→file Management →select Working Directory:E:\suidao，input job name: suidao→Run

3 定義單元類型和材料屬性：
3.1.設置計算類型： ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK
3.2.選擇單元類型：執行ANSYS Main Menu→Preprocessor
→Element Type→Add/Edit/Delete
→Add →select Solid Quad 8node 82
→apply →Option → Plane strain →OK→Close
如圖3所示，選擇OK接受單元類型并關閉對話框。 ...

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