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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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  • 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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    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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