地下隧洞施工模拟..docVIP

地下隧洞施工模拟 一、问题和条件： 地下隧洞断面为圆形，圆周均匀打12根锚杆，长5米，间距2米。 开挖直径11.2米，喷混凝土层0.1米，永久衬砌厚0.5米。 模拟隧洞施工40米，分三段施工各段10米，依以下次序模拟施工。 两侧和底部计算边界取5倍洞径，即50米，隧洞中心距地面55米。 参数选择： 岩体材料：密度2760kg/m3 弹性模量1.5e10Pa 泊松比0.24 混凝土材料：密度2500 kg/m3 弹性模量 3e10Pa 泊松比0.167 锚杆材料：密度7800kg/m3 弹性模量2e11Pa 泊松比 0.25 直径28mm 二、进入ANSYS界面 单击 开始 → 程序→ansys8.0→configure ANSYS product 然后在File Management中定义Working Directory（工作路径） 如：class 定义Job Name（工作文件名）。如：tunnel 三、定义单元及材料 1 新建单元类型 运行主菜单 Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete (新建/编辑/删除单元类型)命令，接着在对话框中单击“Add”按钮新建单元类型。 2 定义单元类型 由于需要利用二维模型拉伸成三维单元，所以选用适合模拟二维计算的plane42单元。选择单元为solid，接着选择Quad 4node 42，然后单击“OK”按钮确定，完成单元类型Type1的选择。 因为solid45单元适合模拟三维立体物的弹塑性计算，我们用来模拟岩体和混凝土。所以选择单元为solid，接着选择Brick 8node 45，然后单击“OK”按钮确定，完成单元类型Type2的选择。 因为Shell63单元适合模拟三维壳体，我们用来模拟喷混凝土层。所以选择单元为shell，接着选择Elastic 4node 63，然后单击“OK”按钮确定，完成单元类型Type3的选择。 因为link8单元适合模拟三维杆状的弹塑性计算, 我们用来模拟锚杆。所以选择单元为link，接着选择3D spark 8，然后单击“OK”按钮确定，完成单元类型Type4的选择。 3 关闭单元类型对话框 回到单元类型对话框，已经新建了solid45体单元和link8杆单元，单击对话框中“Close”按钮关闭对话框。 4 定义单元实常数（给特殊单元赋予参数） 运行主菜单 Preprocessor →Real Constants→ Add/Edit/Delete(新建/编辑/删除单元实常数)命令。 为了给壳单元赋予厚度参数，接着在对话框中单击“Add”按钮新建单元实常数。选择单元类型Type 3, 然后单击“OK”按钮确定，在对话框TK( I )厚度中输入0.1，单击“OK”确定。 为了给杆单元赋予面积参数，接着在对话框中单击“Add”按钮新建单元实常数。选择单元类型Type 4, 然后单击“OK”按钮确定，在对话框AREA面积中输入0因为3.14*0.0142=0，单击“OK”确定。 5 关闭实常数设置对话框 单击对话框中“Close”按钮关闭对话框，完成实常数设置。 6 设置材料属性 运行主菜单 Preprocessor → Material props→ Material Models (材料属性)命令。 选择材料属性命令后，系统会显示材料属性设置对话框。 输入材料类型1的属性（岩体属性），在材料属性设置对话框右侧依次选择 Structural → density。完成选择命令后，接着在对话框中dens密度里输入2760。在输入数值后，单击“OK”按钮完成。 在材料属性设置对话框右侧依次选择 Structural → Linear → Elastic → Isotropic。完成选择命令后，接着在对话框中EX杨氏弹性模量输入1.5e10，PPXY泊松比输入0.24。在输入数值后，单击“OK”按钮完成。 选择菜单material → New Model →单击“OK”按钮新建材料类型2。输入材料类型2的属性（混凝土属性），在材料属性设置对话框右侧依次选择 Structural → density。完成选择命令后，接着在对话框中dens密度里输入2500。在输入数值后，单击“OK”按钮完成。 在材料属性设置对话框右侧依次选择 Structural → Linear → Elastic → Isotropic。完成选择命令后，接着在对话框中EX杨氏弹性模量输入3e10，PPXY泊松比输入0.167。在输入数值后，单击“OK”按钮完成。 选择菜单material → New Model →单击“OK”按钮新建材料类型3。输入材料