ANSYS例题(2)

图 3-3 隧道支护结构断面图

隧道围岩级别是Ⅳ级，其物理力学指标及衬砌材料C30钢筋混凝土的物理力学指标见表3-3所示。

表3-3 物理力学指标 名称 容重 弹性抗力系数 3弹性模量 E（GPa） 1.5 30 泊松比 ?Ⅳ级围岩 C30钢筋 混凝土 （kN/m） 22 25 K（MPz/m） 300 - v 0.32 0.2 内摩擦角 ?（。） 凝聚力 C（MPa） 0.35 2.42 29 54 表3-4 荷载计算表 荷载 种类 值 围岩压力 结构自重 通过ANSYS添加 水压 垂直匀布力N/m3 80225 水平匀布力N/m3 16045 N/m3 200000 根据《铁路隧道设计规范》，可计算出深埋隧道围岩的垂直匀布力和水平匀布力。对于竖

向和水平的分布荷载，其等效节点力分别近似的取节点两相临单元水平或垂直投影长度的一般衬砌计算宽度这一面积范围内的分布荷载的总和。自重荷载通过ANSYS程序直接添加密度施加。隧道仰拱部受到的水压0.2MPa按照径向方向载置换为等效节点力,分解为水平竖直方向加载。

3.3.3 GUI操作方法

3.3.3.1 创建物理环境

1) 在【开始】菜单中依次选取【所有程序】【/ANSYS10.0】【/ANSYS Product Launcher】，得到“10.0ANSYS Product Launcher”对话框。

2）选中【File Management】，在“Working Directory”栏输入工作目录“D:\\ansys\\example301”，在“Job Name”栏输入文件名“Support”。

3）单击“RUN”按钮，进入ANSYS10.0的GUI操作界面。

4）过滤图形界面：Main Menu> Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”来对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。

5）定义工作标题：Utility Menu> File> Change Title，在弹出的对话框中输入“Tunnel Support Structural Analysis”，单击“OK”，如图3-4所示。

图3-4 定义工作标题

6）定义单元类型：Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete，弹出“Element Types”单元类型对话框，如图3-5所示，单击“Add”按钮，弹出“Library of Element Types”单元类型库对话框，如图3-6所示。在该对话框左面滚动栏中选择“Beam”，在右边的滚动栏中选择“2D-elastic 3”，单击“Apply”，定义了“Beam3”单元。再在左面滚动栏中选取“Combination”，右边的滚动栏中选择“Spring-damper 14”，如图3-7所示。然后单击“OK”按钮，这就定义了“Combin14”单元，最后单击图3-5单元类型对话框中的“Close”按钮。

图3-5 单元类型对话框

3-6 定义Beam3单元对话框

3-7 定义Combin14单元对话框

7）定义材料属性：Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models，弹出“Define Material Model Behavior”对话框，如图3-8所示。在右边的栏中连续双击“Structural> Linear> Elastic>Isotropic”后，又弹出如图3-9所示“Linear Isotropic Properties for Material Number 1”对话框，在该对话框中“EX”后面的输入栏输入“3E10”，在“PRXY” 后面的输入栏输入“0.2”，单击“OK”。再在定义材料本构模型对话框 选中“Density”并双击，弹出如图3-10所示“Density for Material Number 1”对话框，在“DENS”后面的栏中输入隧道衬砌混凝土材料的密度“0.2”，再单击“OK”按钮。

图 3-8 定义材料本构模型对话框

图 3-9 线弹性材料模型对话框 图 3-10材料密度输入对话框 最后单击“Material> Exit”结束，得到结果如图3-11所示。

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图3-11 材料属性定义结果

8）定义实常数：Main Menu> Preprocessor> Real Constants> Add/Edit/Delete，弹出“Real Constants” 实常数对话框，如图3-12所示。单击“Add”按钮，弹出如图3-13所示的选择单元类型对话框，选中“Type 1 BEAM3”，单击“OK”按钮，弹出如图3-14所示“Real Constant for BEAM3”对话框，在对话框中分别输入隧道腰部和顶部衬砌支护结构BEAM3梁单元的横截面积AREA“0.65”、惯性矩IZZ“0.022885417”、高度HEIGHT“0.65”。

图3-12 实常数对话框 图3-13 选择单元类型对话框

图3-14 定义隧道腰部和顶部BEAM3实常数1对话框

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