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Ansys在隧道岩土中应用 　　摘 要 大型三维有限元分析软件Ansys在机械、土木等各个领域内应用广泛，不论是对梁、隧道等结构进行强度分析，还是对相关结构进行可靠性分析，Ansys分析软件都能处理好，本文以对土木中常用的梁结构为例，分析梁的强度，并对其进行可靠性分析。来阐述Ansys在隧道岩土中的应用方法。 　　关键词 Ansys 隧道 强度 可靠性 　　一、有限元软件ANSYS简介 　　ANSYS软件融流体、磁场、电场、声场、结构分析于一体的大型有限元分析软件。由美国ANSYS开发，ANSYS，INC成立于1970年，已成为世界上最大的有限分析软件公司之一，它能和大多数CAD软件实现良好接口，实现数据的交换和共享，如Pro/Engineer,Ug等。是产品设计所必需的高级CAE工具之一。 　　软件主要包括三个部分：前处理部分，分析计算部分和后处理部分。前处理部分提供给用户一个强大的实体建模和网格划分工具，用户能方便地依照图纸构造有限元二维或三维模型。分析计算部分囊括结构分析（可进行高度非线性分析、非线性分析及线性分析）、流体动力学分析、电压分析、电磁场分析、声场分析和多物理场的耦合分析，可用来模拟多种物理介质之间的相互作用，它具有高度的灵敏度分析与优化分析能力；后处理部分可将计算结果用彩色等值线显示、矢量显示、梯度显示、立体切片显示、粒子流迹显示、透明和半透明显示（可以看到结构的内部）等图形方式显示出来，也可选择将计算结果用图表、曲线形式显示或者输出。在Ansys分析软件中，用户有100种以上的单元类型选择，可以选择合适的单元类型来模拟工程中的各种结构与材料。该软件经历了多种不同的版本，适用范围宽广，运行在从个人机到大型机的大多数计算机设备上毫无问题，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。目前必威体育精装版版本的为ANSYS14版。 　　（一）前处理部分PREP7 　　双击实用菜单中的“Preprocessor”，进入ANSYS的前处理模块。这个模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。 　　1.实体建模 　　ANSYS程序提供给用户两种实体建模方法：自顶向下及自底向上。 　　用户采用自顶向下进行实体建模时，用户需定义一个模型的最高级图元，例如棱柱、球等，??最高级图元称为基元，程序会自动定义相关的面、线和关键点。用户可以利用这些高级图元直接绘制几何模型，例如二维中的圆和矩形及三维中的块、球、锥与柱。无论用户选择使用自顶向下或是自底向上方式建模，用户都可以使用布尔运算用来组合数据集，从而“塑造”一个实体模型。ANSYS分析程序提供完整的布尔运算，相减、相加、相交、粘结及重叠等等。用户在创建复杂实体模型时，频繁对线、面、体、基元使用布尔操作能减少适量建模工作量。ANSYS分析程序还提供延伸、拖拉、旋转、移动、镜像及拷贝实体模型图元的诸多功能。其他的功能还囊括切线构造、圆弧构造、通过拖拉及旋转生成面和体、线和面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝及删除。 　　用户采用自底向上进行实体建模时，用户需从最低级的图元向上构造模型，也就是：用户需要首先定义关键点，随后依次是相关的线、面、体。 　　2.网格划分 　　Ansys程序可以使用相关功能对CAD模型进行高质量的网格划分。四种不同的网格划分方法为：延伸划分、映像划分、自由划分及自适应划分。使用延伸网格划分可以将一个二维网格延伸为一个三维网格。映像型网格划分准许用户将几何模型分解成几个简单的部分，然后用户选择合适的单元属性及网格控制，生成映像网格。使用ANSYS程序提供的自由网格划分器时，可对复杂模型进行直接划分，避免了用户对模型各个部分分别划分，再进行组装时模型各部分网格不匹配所带来的麻烦。而自适应网格划分则是在生成了有边界条件的实体模型之后，用户再指示程序自动地生成有限元网格，程序再分析及估计网格的离散误差，随后重新定义网格大小，再次分析计算及估计网格的离散误差，当误差低于用户自定义的值或者达到用户自定义的求解次数时，网格划分完毕。 　　3.求解部分SOLUTION 　　在前处理阶段完成建模之后，用户可以在求解阶段获取分析结果。先保持前处理模型，在点击实用菜单项中的Solution，从而进入分析求解部分。在此阶段，用户可以定义分析选型、分析类型、载荷数据及载荷步选项，最终开始有限元求解。 　　4.有限元分析的后处理 　　有限元计算结果是大量数值数据，倘若直接打印出数据来分析其结果，很难分析出其结果正确与否，是否合理。例如对结构进行强度分析，计算得到一系列节点位移数值及应力数值，节点位移值可以用来分析结构变形，应力数值可以用来分析结构安全可靠性。问题在于，从海量数据中我们看不出结构变形情况及应力分布情况。故，对有限元分析计算结果进行再分