地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析-ANSYS命令流.doc

1、第1章 大型有限元软件ANSYS简介1210.1 模型的建立/TITLE，3D analysis on shield tunnel in Metro ! 确定分析标题/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/clear !更新数据库/prep7 !进入前处理器et,1,solid45 !设置单元类型et,2,m

2、esh200,6save !保持数据（2）定义模型中的材料参数。!土体材料参数mp,ex,1,3.94e6 !地表层土弹性模量mp,prxy,1,0.35 !地表层土泊松比mp,dens,1,1828 !地表层土密度mp,ex,2,20.6e6 !盾构隧道所在地层参数mp,prxy,2,0.30mp,dens,2,2160mp,ex,3,500e6 !基岩地层参数mp,prxy,3,0.33mp,dens,3,2160!管片材料参数，管片衬砌按各向同性计算mp,ex,4,27.6e9 !管片衬砌弹性模量mp,prxy,4,0.2 !管片衬砌泊松比mp,dens,4,2500 !管片衬砌密度!注

3、浆层，参数按水泥土取值mp,ex,5,1e9 !注浆层弹性模量mp,prxy,5,0.2 !注浆层泊松比mp,dens,5,2100 !注浆层密度save !保持数据 2 建立平面内模型并划分单元（1）在隧道中心线定义局部坐标，便于后来的实体选取。local,11,0,0,0,0 !局部笛卡儿坐标local,12,1,0,0,0 !局部极坐标csys,11 !将当前坐标转换为局部坐标wpcsys,-1 !同时将工作平面转换到局坐标cyl4,2.7,90 !画部分圆半径为2.7cyl4,0,0,2.7,0,3,90 !画管片层部分圆cyl4,0,0,3,0,3.2,90 !画注浆层部分圆rect

4、ng,0,4.5,0,4.5 !画外边界矩形aovlap,all !做面递加nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号rectng,4.5,31.5,0,4.5 !画矩形面nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号save !保持数据（2）划分单元，如图10-1所示。meshkey,1 !选择划分方式为映射划分type,2 !采用Mesh 200进行平面内的单元划分lesize,1,6 !对线设置单元数lesize,2,6lesize,3,6 amesh,1 !对面1划分单元lesize,4,6 !对线设置单元数lesize,

5、8,2lesize,9,2amesh,2 !对面2划分单元lesize,5,6 !对线设置单元数lesize,10,1lesize,11,1amesh,3 !对面3划分单元lesize,12,3 !对线设置单元数lesize,13,3lesize,6,3lesize,7,3lesize,14,8,2lesize,16,8,0.5amap,4,7,6,8,10 !对面4采用MAP方式划分单元amap,5,9,8,11,12 !对面4采用MAP方式划分单元save !保持数据（3）利用对称性划分单元得到下半部分模型，如图10-2所示。 arsym,y,all !以y轴为对称轴进行镜像操作nummr

6、g,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号allsel,all !选择所有元素save !保持数据（4）建立隧道下方土层模型，如图10-3所示。rectng,0,4.5,-4.5,-26 !绘制下边界矩形面rectng,4.5,31.5,-4.5,-26 nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号lesize,28,3 !对线设置单元数lesize,29,5,0.5lesize,30,5,2lesize,32,5,0.5lesize,31,8,2amesh,11 !对面11和12划分单元amesh,12save !保持数据（5）建立隧道

7、上方土层模型，如图10-4所示。rectng,0,4.5,4.5,15 !绘制上边界矩形面rectng,4.5,31.5,4.5,15lesize,34,3 !对线设置单元数lesize,35,4lesize,33,4lesize,36,4lesize,37,8,0.5amesh,13 !对面13和14划分单元amesh,14nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号save !保持数据（5）利用对称性得到平面内的全部模型，如图10-5所示。allsel,all !选择所有元素arsym,x,all !以x轴为对称轴进行镜像操作nummrg,all !合并所有

8、元素numcmp,all !压缩所有元素编号save !保存数据库3 建立三维有限元模型（1）通过沿隧道轴线进行拉伸，得到隧道及其所在地层的三维实体模型!沿隧道轴线定义一系列关键点，点间距为3m*do,i,1,20 !循环20次 k,0,0,-3*i !每次增加3m（纵向）*enddo!沿着这些点建立线，便于后来体的拉伸l,3,38 !根据关键点生成线*do,i,1,19 l,37+i,38+i !通过关键点号循环增加生成线*enddo*do,i,1,20 lesize,64+i,1 !循环对线设置单元数*enddo!进行拉伸，拉伸后建立的完整模型如图10-6所示type,1 !选择拉伸单元为

9、Solid 45mat,1 !赋予拉伸单元材料参数esys,11 !选择单元坐标extopt,aclear,1 !设置拉伸选项，即拉伸完成后删除母单元Mesh 200csys,12*do,i,1,20 asel,s,loc,z,-3*(i-1) !选择拉伸的面 vdrag,all,64+i !进行拉伸*enddoallsel,all !选择所有元素nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号allsel,all !选择所有元素save !存储数据库（2）分层赋给土体材料参数。!赋予隧道所在地层材料参数csys,0 !改变坐标系nsel,s,loc,y,-10.5,5 !选择节点esln,s !选择单元mpchg,2,all !改变材料参数!赋予基岩材料参数nsel,s,loc,y,-11,-26 !选择节点esln,s !选择单元mpchg,3,all !改变材料参数10.2 施工过程三维仿真分析10.2.1 加载与自重应力场求解1 施加边界条件（1）并进行求解设置。Finish !返回上一次主菜单/solu !进入求解器csys,0 !改变坐标系/view,1,-1,0.5,1 !改变视图显示方向/replot !重新绘制eplot !显示单元图save !保存数据库nsubs