ANSYS地鐵盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)修改版

1、9.1 管片襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)分析過程9.1.1 前處理確定分析標(biāo)題。/TITLE, Mechanical analysis on segment lining of shield tunnel in Metro !分析標(biāo)題/NOPR!菜單過濾設(shè)置/PMETH,OFF,0KEYW,PR_SET,1KEYW,PR_STRUC,1!保留結(jié)構(gòu)分析部分菜單/COM,/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:/COM, Structural1.材料、實(shí)常數(shù)和單元類型定義/PREP7ET,1,BEAM3ET,2, COMBIN14R,

2、1,0.3, 0.00225,0.3,R,2,30e6, MPTEMP, MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,34.5e9MPDATA,PRXY,1,0.2MPTEMP, MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,2500 SAVE!進(jìn)入前處理器!設(shè)置梁單元類型，模擬管片襯砌!設(shè)置彈簧單元類型，模擬襯砌與地層相互作用!設(shè)置梁單元幾何常數(shù)，單位為m!設(shè)置彈簧單元幾何常數(shù)，單位為Pa!設(shè)置材料模型!輸入彈性模量，單位為 Pa!輸入泊松比!設(shè)置材料模型!輸入密度，單位為 kg!保存數(shù)據(jù)庫2.建立幾何模型 (1)創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)。K,100,0,0,0, K,1,0.5925,2.7877,0

3、, K,2,-0.5925,2.7877,0, K,3,2.7105,0.8807,0, K,4,-2.7105,0.8807,0, K,5,1.6752,-2.3057,0,K,6,-1.6752,-2.3057,0,SAVE!通過編號和坐標(biāo)創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)，圓心位置!以上6個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)為管片環(huán)向接頭位置!保存數(shù)據(jù)(2)創(chuàng)建盾構(gòu)隧道輪廓線。第1章 大型有限元軟件 ANSYSW介7Larc,1,2,100,2.85Larc,2,4,100,2.85Larc,4,6,100,2.85Larc,6,5,100,2.85Larc,5,3,100,2.85Larc,3,1,100,2.85SAVE!保存數(shù)據(jù)3.

4、 4.創(chuàng)建彈簧節(jié)點(diǎn)所在的輪廓線!通過兩個(gè)端點(diǎn)和圓弧內(nèi)側(cè)任意一點(diǎn)以及半徑畫圓弧(1)創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)。K,11,0.7277,3.4235,0,K,12,-0.7277,3.4235,0,K,13,3.3287,1.0816,0,K,14,-3.3287,1.0816,0,K,15,2.0572,-2.8316,0,K,16,-2.0572,-2.8316,0,SAVE!通過編號和坐標(biāo)創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)!以上6點(diǎn)對應(yīng)管片接頭，只是半徑更大了!保存數(shù)據(jù)(2)創(chuàng)建左右隧道彈簧節(jié)點(diǎn)輪廓線。Larc,11,12,100,3.5Larc,12,14,100,3.5Larc,14,16,100,3.5Larc,16,15

5、,100,3.5Larc,15,13,100,3.5Larc,13,11,100,3.5SAVE4.單元網(wǎng)格劃分!通過兩個(gè)端點(diǎn)和圓弧內(nèi)側(cè)任意一點(diǎn)以及半徑畫圓弧!以上為盾構(gòu)隧道彈簧外節(jié)點(diǎn)輪廓繪制，如圖 !保存數(shù)據(jù)9-6所示(1)設(shè)置單元大小，每 6度為一單元，共 60個(gè)單元，如圖9-7所示。lsel,s,1,7,6號記不住，還是拷別的辦法,LESIZE,all, , ,4, , , , ,1Allsellsel,s,2,8,6 lsel,a,6,12,6LESIZE,all, , ,10, , , , ,1Allsellsel,s,3,5,1lsel,a,9,11,1LESIZE,all, ,

6、,12, , , , ,1Allsel/PNUM,LINE,1/PNUM,ELEM,0/REPLOTLplot!選擇線1和7為何線號顯示不出來。在這個(gè)地方選擇線號咋辦？線設(shè)置單元大小，所有選擇的線被劃分成 選擇所有元素選擇線2和8再選擇線6和12設(shè)置單元大小，所有選擇的線被劃分成選擇線3到5再選擇線9和11設(shè)置單元大小，所有選擇的線被劃分成選擇所有元素顯示線顯示編號重新顯示顯示線4個(gè)單元10個(gè)單元12個(gè)單元SAVE!保存數(shù)據(jù)其單元圖如圖9-8所示。(2)劃分單元，TYPE,1!設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的類型，二次襯砌MAT,1!設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的材料REAL,1!設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的幾何常數(shù)lmesh,

7、 all!對所有的線進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，通過網(wǎng)格劃分原先的線就變成了單元并被賦予了上面的屬性SAVE!保存數(shù)據(jù)(3)創(chuàng)建彈簧單元，加了彈簧單元的單元網(wǎng)格如圖9-9所示TYPE,2!設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的類型MAT,1!設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的材料REAL,2設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的幾何常數(shù)E,1,61!通過單元的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建彈簧單元。！依次繼續(xù)直到所有的彈簧單元?jiǎng)?chuàng)建完成，其節(jié)點(diǎn)的編號如圖9-10所示。此命令沒有用劃分網(wǎng)格的方法來建立單元，而是直接用E命令直接生成單元，并被賦予上面的屬性。注意應(yīng)該是先分配單元屬性后生成單元！TYPE, 1!設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的類型MAT,1!設(shè)置將要?jiǎng)?chuàng)建單元的材料REAL, 1!設(shè)置將

8、要?jiǎng)?chuàng)建單元的幾何常數(shù)LCLEAR,7,12,1!清除線16到23上的所有單元為什么要有這一步又沒有創(chuàng)建單元為何要賦予屬性？ALLSEL,ALL NUMMRG,ALL, , , ,LOW NUMCMP,ALL /PNUM,KP,0 /PNUM,ELEM,1 /REPLOT Eplot Finish SAVE!選擇所有兀素 合并所有兀素!壓縮所有兀素的編號!以下為顯示單元顏色!重新顯不!顯示單元!返回Main Menu 主菜單!保存數(shù)據(jù)9.1.2加載與求解1 .加載(1)對四周各節(jié)點(diǎn)施加“ Ux”和“ Uy”兩個(gè)方向的約束。/SOL!進(jìn)入求解器LST,2,60,1,ORDE,2!選擇要施加約束的節(jié)

9、點(diǎn)，共 60個(gè)FITEM,2,61FITEM,2,-120I* /GOD,P51X, ,0, , , ,UX,UY, , , ,!在“Ux”和“ Uy”兩個(gè)方向的施加約束（2）施加重力加速度。ACEL,0,10,0,!在Y方向施加重力加速度Save!保存數(shù)據(jù)（4）節(jié)點(diǎn)力的計(jì)算。具體的計(jì)算公式如第 3.3.3小節(jié)中介紹的等效節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算式,什么意思？ ？ ？ ？本實(shí)例采用EXCEL電子表格進(jìn)行計(jì)算。FLST,5,8,4,ORDE,5 Allsel lsel,s,7,12,1 NSLL,R,1 /PNUM,NODE,1 /REPLOT NPLOT!原則節(jié)點(diǎn)所在的6條線，線7到12!選擇所有元素!選

10、擇線7到12!顯示節(jié)點(diǎn)編號設(shè)置!顯示節(jié)點(diǎn)NLIST,ALL, , , ,NODE,NODE,NODE !工SAVE!保存數(shù)據(jù)!為什么此處顯示是沒有節(jié)點(diǎn)顯示不明白(4)在節(jié)點(diǎn)上施加節(jié)點(diǎn)力，加上荷載和位移邊界條件后的幾何模型如見圖9-11所示。f,1,fx,-3502.5!在節(jié)點(diǎn)上施加 X方向節(jié)點(diǎn)力f,3,fx,-1170f,4,fx,0f,5,fx,3502.5f,2,fx,5790!以上為在拱頂管片（封頂塊）上施加 X方向節(jié)點(diǎn)力f,7,fx,8017.5f,8,fx,10155f,9,fx,12187.5f,10,fx,14077.5f,11,fx,15825f,12,fx,17385f,13

11、,fx,18765f,14,fx,19935f,15,fx,20887.5f,6,fx,21611.25!以上為在左鄰接塊上施加X方向節(jié)點(diǎn)力f,17,fx,22098f,18,fx,22342.97396f,19,fx,22342.77605f,20,fx,22098f,21,fx,21611.25f,22,fx,20888.25f,23,fx,19935f,24,fx,18765f,25,fx,17385f,26,fx,15825f,27,fx,14077.5f,16,fx,12187.5!以上為在左標(biāo)準(zhǔn)塊上施加X方向節(jié)點(diǎn)力f,29,fx,10155f,30,fx,8017.5f,31,fx

12、,5790f,32,fx,0f,33,fy,1170f,34,fx,0f,35,fx,-3502.5f,36,fx,-5790f,37,fx,-8017.5f,38,fx,-10155f,39,fx,-12187.5f,28,fx,-14077.5!以上為底部標(biāo)準(zhǔn)塊上施加X方向節(jié)點(diǎn)力f,41,fx,-15825f,42,fx,-17385f,43,fx,-18765f,44,fx,-19935f,45,fx,-20888.25f,46,fx,-21611.25f,47,fx,-22098f,48,fx,-22342.77611f,49,fx,-22342.9739f,50,fx,-22098f

13、,51,fx,-21611.25f,40,fx,-20887.5!以上為在右標(biāo)準(zhǔn)塊上施加X方向節(jié)點(diǎn)力f,52,fx,-19935f,53,fx,-18765f,54,fx,-17385f,55,fx,-15825f,56,fx,-14077.5f,57,fx,-12187.5f,58,fx,-10155f,59,fx,-8017.5f,60,fx,-5790!以上為在右鄰接塊上施加X方向節(jié)點(diǎn)力f,1,fy,-35354.4!在節(jié)點(diǎn)上施加 Y方向節(jié)點(diǎn)力f,3,fy,-35745.6f,4,fy,-35745.6f,5,fy,-35354.4f,2,fy,-34578!以上為在拱頂管片（封頂塊）上

14、施加 Y方向節(jié)點(diǎn)力第1章 大型有限兀軟件 ANSYSW介6f,7,fy,-33426f,8,fy,-31896f,9,fy,-30024f,10,fy,-27816f,11,fy,-25308f,12,fy,-22536f,13,fy,-19500f,14,fy,-16248f,15,fy,-12828f,6,fy,-9264!以上為在左鄰接塊上施加Y方向節(jié)點(diǎn)力f,17,fy,-5604f,18,fy,-1872f,19,fy,0f,20,fy,5604f,21,fy,9264f,22,fy,12828f,23,fy,16248f,24,fy,19500f,25,fy,22524f,26,fy

15、,25320f,27,fy,27816f,16,fy,30024!以上為在左標(biāo)準(zhǔn)塊上施加Y方向節(jié)點(diǎn)力f,29,fy,31896f,30,fy,33418.8f,31,fy,34579.2f,32,fy,35179.2f,33,fy,35749.2f,34,fy,35749.2f,35,fy,35356.8f,36,fy,34579.2f,37,fy,33418.8f,38,fy,31896f,39,fy,30024f,28,fy,27816!以上為底部標(biāo)準(zhǔn)塊上施加Y方向節(jié)點(diǎn)力f,41,fy,25320f,42,fy,22524f,43,fy,19500f,44,fy,16248f,45,fy,

16、12828f,46,fy,9264f,47,fy,5604f,48,fy,1872f,49,fy,0f,50,fy,-5604f,51,fy,-9264f,40,fy,-12828!以上為在右標(biāo)準(zhǔn)塊上施加Y方向節(jié)點(diǎn)力第1章 大型有限元軟件 ANSYSW介12f, 52 ,fy, -16248f,53,fy,-19500f,54,fy,-22536f,55,fy,-25308f,56,fy,-27816f,57,fy,-30024f,58,fy,-31896f,59,fy,-33426f,60,fy,-34578!以上為在右鄰接塊上施加Y方向節(jié)點(diǎn)力2.求解(1)求解前設(shè)置。NROPT,FULL,

17、!采用全牛頓-拉普森法進(jìn)行求解Allsel!選擇所有內(nèi)容Outres,all,all!輸出所后內(nèi)谷D,4, ,0, , 34, 30,UX,!在節(jié)點(diǎn)4, 34上施加水平位移約束D,19, ,0, , 49, 30,UY,!在節(jié)點(diǎn) 49, 19上施加豎1可位移約束(2)求解。Solve!求解計(jì)算Finish!求解結(jié)束返回 Main Menu主菜單SAVE!保存數(shù)據(jù)9.1.3后處理1 .初次查看內(nèi)力和變形結(jié)果(1)繪制變形圖，如圖 9-12 所示。路徑為：General Postproc> Plot Results > Deformed Shape > Def + Undefor

18、med。/POST1PLDISP,1(2)內(nèi)力表格制作。ETABLE, ,SMISC, 6ETABLE, ,SMISC, 12ETABLE, ,SMISC, 1ETABLE, ,SMISC, 7ETABLE, ,SMISC, 2ETABLE, ,SMISC, 8!進(jìn)入后處理器!繪制變形和未變形圖路徑： General Postproc>Element Table>Define Table。! 1、7表示軸力! 2、8表示剪力! 6、12表示彎矩(3)查看內(nèi)力，包括彎矩、軸力和剪力，如圖 9-13圖9-15所示。路徑：GeneralPostproc> Plot ResultsC

19、ontour Plot> Line Elem Res 。!僅顯示單元類型1!繪制彎矩圖!繪制軸力圖!繪制剪力圖!保存數(shù)據(jù)ESEL,U,TYPE,1PLLS,SMIS6,SMIS12,-1.5,0 PLLS,SMIS1,SMIS7,1,0PLLS,SMIS2,SMIS8,2,0Save2 .去除受拉彈簧再計(jì)算由圖9-12可以看出，大部分彈簧單元都是受拉，因此要去除受拉彈簧單元，并進(jìn) 行重新計(jì)算。采用單元的“生死”來模擬，即將受拉彈簧的屬性賦予“死”。路徑：Solution>LoadStepOptions>Other>BirthandDeath>Kill Elements 。Finish!結(jié)束后處理器操作/sol!進(jìn)入求解器FLST,2,13,2!選擇單元共13個(gè)彈簧（底部的）FITEM,2,147FITEM,2,148FITEM,2,149FITEM,2,150FITEM,2,152FITEM,2,151FITEM,2,153FITEM,2,154FITEM,2,155FITEM,2,156FITEM,2,157FITEM,2,158FI