ANSYS公路隧道二次衬砌受力分析.docx
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ANSYS公路隧道二次衬砌受力分析
课程设计任务书
题目
一、设计的目的
学会利用ANSYS的功能分折隧道二次衬硕等一些相对复杂的结构,使对ANSYS的操作更加娴熟,更好的投入实际应用。
二.设计的内容及要求
设计内容二某高速公路隧道，采用矿山法施工，隧道V级国岩中.其用岩埋深为21.173m,隧道内断面轮廓如下图，釆用（；：
3（）混凝七,厚度为5Dcnu做岀内力图，列岀各单元内力值°《二衬荷我按照计算荷我的30%计算,并保留三位小数》
操作步骡：
1。
1指定工作文件名。
执行"开始一程序-^ANSYS-^ANSYSProductLauncher"菜单命令创建JobName^/Mechanicalanalysisonpermanentliningoftunne1inExpress-way
U2定义分析标题
执行“Util1tyMenu-File-ChangeTitle”菜单命令，在对话框中输入14Meehanicalanalysisonpermanent1iningoftunnelinExpress—way?
MainMenu^prefereneers在弹岀的菜单选择structuraL
lo3定艾单元类型
执行"MainMenuPreprocess-*ElementType-*Add/Edit/De1et
e”然后执行:
add-*beamf2Delastic30K；再AddC0MBIN-*
Spring—damperl4—OK关闭窗口。
1。
4定义单元实常数
执行MaInMenu^Preprocessor-*Rea1Constants-*Ad.d/Edit/Delete-^add-*ok-*Type1BEAM3-*0K-*RealConstantSetNo.栏中输入1,在AREA栏辆入0.5-在IZZ＜惯性矩）栏输入0.5^0.5*0.5*/12-HEIGHT（高度〉栏输入0.5-Apply;同理定义弹簧实常数k,10De6o
1.5定义材料属性
1、执行：
MainMenu~*Preproce$sor-*Materia1props-1"MaterialModeIs—Structural^Linear^E1astic-^Isotropic^在弹性模最E艮栏输入30e9—在FRXY栏输入0.2-0K,再点击Density,DENS栏输入2500-*执行“MeteriaI-NewModle\单击OK,取击Isotropic,在EX栏填写IE9,在PRXY栏填写0.35,单击OK,双击Density,在DENS栏填写1800,单击OK,关闭对话框；
1.6定义截面属性
MainMenu-*Preproce$sor-*sections-*Beam-*Commonsections-*B中输入，1—在H中输入0.5-ok
lo7建立几何模型
（1）执行：
MainMenu-*'preprocessor-^Modeling-*Greate-►Keypoints-*inactiveCS~＞依次输入坐标点1CD,D）点击App1y,如此依次输入，2（—3.34,0）.3（3o34,0）,4（0,11.37）,点击OK。
⑵执行命■令circle,L5。
65
cIrcle?
2,2。
52circ1e,3,2。
52circle,4,14.25circle»
1,6.65circle,2,3。
52circle,3,3.52circle74,15.25生成八个圆。
⑶执行Modeling—operate-*booleans-^overlay然后根据需要两根线搭接生成关键点。
⑷执行Modeling-*delete-*Iinesonly选择不需要的线点击Apply-*OK.
⑸执行PiotCtrlsfSymbolsfLDIRLineo『f打"变为onfOK.
⑹执行Mode1lng-*move/modify-*reverseNormo1s-*of1inesfon打J变为yes-^OKo
1.8划分单元
GUI执行：
MainCl/enu-►preprocessor-^Meshing-^MeshtooI-^ElementAttributes选择lines-^set-*选择LI、L2、L6、L10^L9、LL1、L12sL8的8段一Apply—OK:
SizeControls-^1Ines—set—选择L3、L4、LI、12的4段“Apply在NDIM输入L6-0K;同理分别选择L5、L6、L7sL8、LI0.L14、LL2.L16-输入2；L9.L11、L13、L15-输入10；点击OK,点击Mesh,点击PickAll.
1.9生成弹簧
执行：
PlotCtris-*"Numbering-^勾选Nodenumbe「为on
执彳亍：
MainMenu—Preprocessor-^Modeling-*Creat-^Eelement-^ElemA
ttributes-选择所有都为第二项一0K。
执行：
MainMenu—Preprocess。
r-^Modeling—Great~^Eelement-"AutoNumberedfthruNodesf然后相应节点相连接，即生成弹簧单元•执行Meshing-*clear-*选中外面的线点击OKo
执行Mode1ing-^delete-*-linesonly选择不需要的线点击Apply-*0Ko
2。
0加约束，荷载；
（1）执行：
Main-^Menu-^so1ution—DefineLoads—Apply—Structural^Displacement-^onnodes在弹簧末端施加UX、UY方向约束；
（2）执行
F,
17
fX,
-139
6.85
fy,
—12311
9
F,
16
fX,
-280
9.83
fy,
-121337
F,
15
fx?
-425
3・78
fy,
-I183
87
心
14
fx?
-5741。
03
fy.
-114
297
F,
13
fx?
-728
0・22
fy,
—10910
6
F，
12
fX,
-8875.4
fy，
-10286
5
F,
11
fX9
-1
0525.2
切
-9563
2.5
F,
10
9
fx?
—12
222.4
fy,
-874
79.3
F,
9
fx,
13953.
5
fy,
-7848
3.6
F,
8
fXi
-15699
fy,
—687
32
F,
7
5
fX,
-1743
3.5
fy.
-583
18.6
F,
6
fX,
—19
126.1
fy,
-4734
3.4
F,
5
fXs
-2074
1.8
切
-3591
2.4
F,
4
fX,
-22
241.9
fy,
24135。
5
F,
3
9
fx,
-2358
5.9
切
-12
126。
1
F,
1
5
fX,
—270
49.8
fy，
0
F,
72
£xj>
30500.5
切
0
F,
71
fx.
25909.2
fy,
0
F,
109
9
fK,
-186
97.7
fy，
0
F,
99
fx,
-12
293.4
fy,
0
F.
108
fX,
-7808.
54
fy,
0
F,
107
fx,
-7028.54
fy，
0
F,
106
fx,
—621
8.13
fy,
0
F,
105
fX,
一538
0・78
fy,
0
F,
104
9
fX,
-452
0.12
fy，
0
F,
103
9
fx,
—36
39.86
fy，
0
F,
102
5
fX,
-2743.81
fy，
0
F,
101
fx.
—183
5。
85
切
0
F,
100
9
fx,
—992・4
54
fy,
0
心
2
9
fX,
0
fy，
T237
14
F,
19
5
fx,
1396。
8
46
fy,
-12311
9
F,
20
fx,
280
9,825
切
—1213
37
F,
21
fx?
4253c
781
fy,
-1183宙
F,
22
fx,
5741・0
26
內，
-1142
97
F,
23
7
fX,
了280。
218
fy，
-L0910
6
P,
24
7
£x,
8875。
395
fy，
—1028
65
F,
25
fx»
1052
5。
21
fy,
—95632.
5
F,
26
5
fX,
12222.
fy,
—
4
87479.3
F,
27
9
fx»
13953。
5
4
fy,
—7
8483。
6
F,
28
9
fX,
15699。
04
fy，
—68
732
F,
29
7
fX,
17433.
46
fy，
-58
3L8.6
F,
30
罗
fX,
19126.09
fy，
47343。
4
F,
31
9
fx-1
20
741。
76
fy，
—3591
2.4
F,
32
fx?
22241。
93
fy，
—241
35.5
F,
33
fX?
2358
5.93
fy,
12126.1
F,
18
T
fX,
2704
9.78
切
0
F,
74
fX,
3050
0.54
fy,
0
F,
73
9
fX,
2590
9。
15
fy,
0
F,
86
?
fX,
186
97。
68
fy,
0
F，
75
5
fXT
12293。
3
9
fy,
0
F,
77
fx,
7
808.54
fy,
0
F,
78
fx?
702
8.54
fy，
0
F,
79
fx,
621&
125
fy，
0
F,
80
fx?
5380,7
82
fy,
0
F,
81
fX,
452
0.12
切
0
F,
82
fx,
363
9.85
9
fy，
0
F,
83
fx,
2743.8
07
切
0
F,
84
fX,
1835.8
49
fy，
0
F,
85
fx,
99
2.4544
fy.
0
（3）自重荷载MainfMenu-*solutIon-*DefineLoads—Apply-^Struetura1-*InertiaGravity—Global^ACELY栏中输入10〜OK
2.1求解
GUI执行；Main-*Menu—solution-*so1ve-*currentLS-*ok,得到一个计算结果。
2。
2计算变形图。
执行：
seiectentities选择Elements和Reselect,选择衬砌。
单击'OK.
执彳亍；Plotctrls—style-^sizeandshape-*DisplayofeIement一勾选为On
执行：
Main—Menu~*Geaneralpostproc-*Plotresu1t—Deformedshapes得出变形图。
执行：
File—ReportGenerator-Append,生成一个抓图工具，抓取变形图。
2.3定文轴力、剪力、弯矩
GUI执行:
Main-*M亡nufGeanera1postproc*Elementtab〕e-^Dfinetab1e—add—Bysequencenum-*定义轴力在lab栏中输入一IN-SMISC,l^Apply；在lab栏中输入flN—SMlSC,7-Apply；同理定义剪力IQ、JQ,分别对应SMISC,2.SMISC,8；同理定义弯矩IM、JM,分别对应SMISC,6、SMISC,12。
2.4分别绘制出轴力、剪力、弯矩图
⑴执行:
MainfMegfGeaneralposLproc-*PlotResults-^contorplot-*lineelemres-*Labl选择LLabJ选择了OK得出了釉力图。
（2）执行：
Main-^Menu-^Geaneralpostproc-^PlotResults-*contorplot-*-linee1emres-*Labl选择2,LabJ选择OK得出了剪力图.
（3）执行:
MainfMenufGeanera1postproc-^PlotResu1ts~contorplot1ineelemres-^LabI选择6,LabJ选择12,Fact栏中输入-1~OK得岀了弯矩图.若受力图不对，则可能是因为上部弹簧受拉造成。
则执行命令riTopt,full,,
al1se1
outres^all：
a11
再执行：
so〕utionfIsdstepopHer-^Dirth&dwathfkir1element
ANSYS公路隧道二次力分析
选择上面相对称的弹簧“0K.再执行上面操作查看内力图，直到満足要求为止。
得到图形如下：
受力图:
变形图:
ANSYS公路隧道二次力分析
柚力图:
LINESTRESS
OCT9201117:
49:
00
STEP^l
SUB=1
TIMETINJW
MIN=-454267ELEMe97
MAX-272597
ELEM-L7
-454267-292742-13121630309191834
-373504-211979-50454111071272597
剪力图:
ANSYS公路隧道二次力分析
AN
LINESTRESS
STEP-lSUB=1TIHE-L
IQJQ
MIK—102466£LEM=L06
MAX-1024€6
ELEM«73
OCT92011
L7!
49:
29
-102466-56925-113853415519696
-79696-341551138556925102466
弯矩图:
LINESTRESS
SIEP-LSUB-LTIME<
IMCMMIN・-43499
ELEH=76MAXs»67470
ELEX-23
AN
OCT9201117:
49:
49
-43499-1884058203048055140
-31170・65i0181504281067470
9门39
再执行列表显示单元的轴力、剪力、弯矩：
执行“MainMenuGeneral
Postproc—ListResu1t$—E1emTableData",在对话框中选择IN、
JN、IQ.JQ.IM.JM,单击OK,即得各个单元轴力-剪力、弯矩，见后附表
PRINT
ELEMENTTABLEITEMSPERELEMENT
POST1ELEMENT
■TABLELISTING*
STAT
PREVIOUS
PREVIOUSPREVIOUS
PREVIOUS
PREVIOUS
PREVIOUS
ELEMIN
JNIQ,
JQ
1M
JM
1—0.34069E+06—D.
3337£E+069648。
6
930&6
了533。
6
2278.1
2-
0.32359E+06—0。
31673E+06-943.05
-196
0.0
2278,1
3082o9
3
-0.29772E+06
一D・2910OE+06—5066c2
—6750.
3
3082O9
6358o8
4
T.26319E+06—0.25666E+06—4940o1
-7275.0
6358.
.8
9745.3
c
）—0.22068E+06-0o21441E+06-2457.5
-542
0.8
9745。
3
11929.
6
—0017137E+06-0.16542E+06962.90
-260
0.2
11929。
12383.
7
-0o11685E+06-
-0.11128E+064375。
3
246.62
12383
o
1L102.
8
-59036.
-53900o了229。
6
25
75.2
11102.
8383。
8
9
-39。
589
4614。
99269。
3
4133o9
8383.
8
4668.0
1057926・
62055.10432.
4866.0
4668,0
426.65
11
0.11265E+060>
11622E+0610774.4829
.4
426.
65
-3899.2
12
0.16203E+06
0。
16499E+061D405.
4139.6
-389
9.2
—7931.4
13
0.20414E+060.
20648E+069458.4
2932.7
—7931。
4
一11367o
14
0o23735E+060.
23903E+068068o7
1345。
6
-11367。
-13977。
15
0o26035E+06
0.26137E+066362.5
—493.28
—13977.
-15604.
16
「0.27226E+06
0.27260E+064457.6
-2464.9
—15B
04.
—16156.
23
62055。
57926.—4866,0
-10422
lo
426。
65
4668.0
24
4614.9-39.590一4133。
9
-9269.
3
4668.0
8383.8
25
—53900.—59036。
-2575.2
—7229.
6
8383•8
11102o
26一0.11128E+06-0.116B5E+06—246.62
—4375。
3
11102.
12383.
27
一0。
16542E+06-0。
17137E+062600.
2-962.90
12383。
11929。
28
—0.21441E+06-0,22068E+065420.8
2457.
5
11929.
9745.3
2g
—0.25666E+06-0.26319E+067275.0
4940。
1
97453
6358.8
30
-0.29100B+06-0.29772E+066750。
3
5066.2
6358.8
3082。
9
3
1—0o3167
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