ANSYS地铁盾构隧道管片结构设计修改版.doc
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1、9.1 管片衬砌结构力学分析过程9.1.1 前处理确定分析标题。/TITLE, Mechanical analysis on segment lining of shield tunnel in Metro !分析标题/NOPR !菜单过滤设置/PMETH,OFF,0KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 !保留结构分析部分菜单/COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:/COM, Structural 1 材料、实常数和单元类型定义/PREP7 !进入前处理器ET,1,BEAM3 !设
2、置梁单元类型,模拟管片衬砌ET,2, COMBIN14 !设置弹簧单元类型,模拟衬砌与地层相互作用R,1,0.3, 0.00225,0.3, , , , !设置梁单元几何常数,单位为mR,2,30e6, , , !设置弹簧单元几何常数,单位为PaMPTEMP, !设置材料模型MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,34.5e9 !输入弹性模量,单位为PaMPDATA,PRXY,1,0.2 !输入泊松比MPTEMP, !设置材料模型MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,2500 !输入密度,单位为kgSAVE !保存数据库2 建立几何模型(1)创建关键点。K,100,0,0,0
3、, !通过编号和坐标创建关键点,圆心位置K,1,0.5925,2.7877,0,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, !以上6个关键点为管片环向接头位置SAVE !保存数据(2)创建盾构隧道轮廓线。Larc,1,2,100,2.85 !通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧Larc,2,4,100,2.85Larc,4,6,100,2.85Larc,6,5,100,2.85Larc,5,3,100,2.85La
4、rc,3,1,100,2.85 !以上为盾构隧道轮廓线的绘制SAVE !保存数据3 4. 创建弹簧节点所在的轮廓线(1)创建关键点。K,11,0.7277,3.4235,0, !通过编号和坐标创建关键点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, !以上6点对应管片接头,只是半径更大了SAVE !保存数据(2)创建左右隧道弹簧节点轮廓线。Larc,11,12,100,3.5 !通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半
5、径画圆弧Larc,12,14,100,3.5Larc,14,16,100,3.5Larc,16,15,100,3.5Larc,15,13,100,3.5Larc,13,11,100,3.5 !以上为盾构隧道弹簧外节点轮廓绘制,如图9-6所示SAVE !保存数据4 单元网格划分(1)设置单元大小,每6度为一单元,共60个单元,如图9-7所示。lsel,s,1,7,6 !选择线1和7 在这个地方选择线号咋办?线号记不住,还是拷别的办法,为何线号显示不出来。LESIZE,all, , ,4, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成4个单元Allsel !选择所有元素lsel,s,2
6、,8,6 !选择线2和8lsel,a,6,12,6 !再选择线6和12LESIZE,all, , ,10, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成10个单元Allsellsel,s,3,5,1 !选择线3到5lsel,a,9,11,1 !再选择线9和11LESIZE,all, , ,12, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成12个单元Allsel !选择所有元素/PNUM,LINE,1 !显示线/PNUM,ELEM,0 !显示编号/REPLOT !重新显示Lplot !显示线SAVE !保存数据(2)划分单元,其单元图如图9-8所示。TYPE, 1 !设
7、置将要创建单元的类型,二次衬砌MAT, 1 !设置将要创建单元的材料REAL, 1 !设置将要创建单元的几何常数lmesh, all !对所有的线进行单元划分,通过网格划分原先的线就变成了单元并被赋予了上面的属性SAVE !保存数据(3)创建弹簧单元,加了弹簧单元的单元网格如图9-9所示。TYPE, 2 !设置将要创建单元的类型MAT, 1 !设置将要创建单元的材料REAL, 2 !设置将要创建单元的几何常数E,1,61 !通过单元的两个节点创建弹簧单元。 !依次继续直到所有的弹簧单元创建完成,其节点的编号如图9-10所示。此命令没有用划分网格的方法来建立单元,而是直接用E命令直接生成单元,并
8、被赋予上面的属性。注意应该是先分配单元属性后生成单元!TYPE, 1 !设置将要创建单元的类型MAT, 1 !设置将要创建单元的材料REAL, 1 !设置将要创建单元的几何常数LCLEAR,7,12,1 !清除线16到23上的所有单元为什么要有这一步又没有创建单元为何要赋予属性?ALLSEL,ALL !选择所有元素NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并所有元素NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号/PNUM,KP,0 !以下为显示单元颜色/PNUM,ELEM,1/REPLOT !重新显示Eplot !显示单元Finish !返回Main Menu 主菜单SAVE !保存数据9.1
9、.2 加载与求解1 加载(1)对四周各节点施加“Ux”和“Uy”两个方向的约束。/SOL !进入求解器LST,2,60,1,ORDE,2 !选择要施加约束的节点,共60个FITEM,2,61 FITEM,2,-120!* /GO D,P51X, ,0, , , ,UX,UY, , , , !在“Ux”和“Uy”两个方向的施加约束(2)施加重力加速度。ACEL,0,10,0, !在Y方向施加重力加速度Save !保存数据(4)节点力的计算。具体的计算公式如第3.3.3小节中介绍的等效节点荷载计算式,什么意思?本实例采用EXCEL电子表格进行计算。FLST,5,8,4,ORDE,5 !原则节点所在
10、的6条线,线7到12Allsel !选择所有元素lsel,s,7,12,1 !选择线7到12NSLL,R,1 !选择线上的节点/PNUM,NODE,1 !显示节点编号设置/REPLOT NPLOT !显示节点NLIST,ALL, , , ,NODE,NODE,NODE !列出节点坐标SAVE !保存数据!为什么此处显示是没有节点显示不明白(4)在节点上施加节点力,加上荷载和位移边界条件后的几何模型如见图9-11所示。f,1,fx,-3502.5 !在节点上施加X方向节点力f,3,fx,-1170f,4,fx,0f,5,fx,3502.5f,2,fx,5790 !以上为在拱顶管片(封顶块)上施加
11、X方向节点力f,7,fx,8017.5f,8,fx,10155f,9,fx,12187.5f,10,fx,14077.5f,11,fx,15825f,12,fx,17385f,13,fx,18765f,14,fx,19935f,15,fx,20887.5f,6,fx,21611.25 !以上为在左邻接块上施加X方向节点力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
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- ANSYS 地铁 盾构 隧道 管片 结构设计 修改
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