ANSYS公路隧道二次衬砌受力分析

公路隧道二次衬砌受力分析 1 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 题题 目目 公路隧道二次衬砌受力分析公路隧道二次衬砌受力分析 一 设计的目的一 设计的目的 学会利用学会利用ANSYSANSYS的功能分析隧道二次衬砌等一些相对复杂的结构 使的功能分析隧道二次衬砌等一些相对复杂的结构 使 对对ANSYSANSYS的操作更加娴熟 更好的投入实际应用 的操作更加娴熟 更好的投入实际应用 二 设计的内容及要求二 设计的内容及要求 设计设计内容 某高速公路隧道 采用矿山法施工 隧道内容 某高速公路隧道 采用矿山法施工 隧道V V级围岩中 其围岩埋深为级围岩中 其围岩埋深为 21 173m21 173m 隧道内断面轮廓如下图 采用 隧道内断面轮廓如下图 采用C30C30混凝土 厚度为混凝土 厚度为50cm50cm 做出内力图 做出内力图 列出各单元内力值 列出各单元内力值 二衬荷载按照计算荷载的二衬荷载按照计算荷载的30 30 计算 并保留三位小数计算 并保留三位小数 操作步骤 1 1 指定工作文件名 执行 开始 程序 ANSYS ANSYS Product Launcher 菜单命令创建 Job Name 为 Mechanical analysis on permanent lining of tunnel in Express way 1 2 定义分析标题 执行 Utility Menu File Change Title 菜单命令 在对话框中输入 Mechanical analysis on permanent lining of tunnel in Express way Main Menu preferencers 在弹出的菜单选择 structural 1 3 定义单元类型 执行 Main Menu Preprocess Element Type Add Edit Delete 然后执行 add beam 2D elastic 3 OK 再 Add COMBIN Spring damper14 OK 关闭 窗口 1 4 定义单元实常数 执行 Main Menu Preprocessor Real Constants Add Edit Delete add ok Type 1 BEAM3 OK Real Constant Set No 栏中输入 1 在 AREA 栏输入 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 100e6 1 5 定义材料属性 1 执行 Main Menu Preprocessor Material props Material 公路隧道二次衬砌受力分析 2 Models Structural Linear Elastic Isotropic 在弹性模量 EX 栏输入 30e9 在 PRXY 栏输入 0 2 OK 再点击 Density DENS 栏输入 2500 执行 Meterial New Modle 单击 OK 双击 Isotropic 在 EX 栏填写 1E9 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 Main Menu Preprocessor sections Beam Common sections B 中输入 1 在 H 中输入 0 5 ok 1 7 建立几何模型 执行 Main Menu preprocessor Modeling Create Keypoints in active CS 依次输入坐标点 1 0 0 点击 Apply 如此依次输入 2 3 34 0 3 3 34 0 4 0 11 37 点击 OK 执行命令 circle 1 5 65 circle 2 2 52 circle 3 2 52 circle 4 14 25 circle 1 6 65 circle 2 3 52 circle 3 3 52 circle 4 15 25 生成八个圆 执行 Modeling operate booleans overlay 然后根据需要两根线搭接生 成关键点 执行 Modeling delete lines only 选择不需要的线点击 Apply OK 执行 PlotCtrls Symbols LDIR Line 将 off 打 变为 on OK 执行 Modeling move modify reverse Normols of lines on 打 变为 yes OK 1 8 划分单元 GUI 执行 MainCMenu preprocessor Meshing Mesh tool Element Attributes 选择 lines set 选择 L1 L2 L6 L10 L9 L11 L12 L8 的 8 段 Apply OK Size Controls lines set 选择 L3 L4 L1 L2 的 4 段 Apply 在 NDIV 输入 16 OK 同理分别选择 L5 L6 L7 L8 L10 L14 L12 L16 输入 2 L9 L11 L13 L15 输入 10 点击 OK 点击 Mesh 点击 Pick All 1 9 生成弹簧 执行 PlotCtrls Numbering 勾选 Node number 为 on 执行 Main Menu Preprocessor Modeling Creat Eelement Elem Attributes 选择所有都为第二项 OK 执行 Main Menu Preprocessor Modeling Creat Eelement Auto Numbered thru Nodes 然后相应节点相连接 即生成弹簧单元 公路隧道二次衬砌受力分析 3 执行 Meshing clear 选中外面的线 点击 OK 执行 Modeling delete lines only 选择不需要的线点击 Apply OK 2 0 加约束 荷载 1 执行 Main Menu solution Define Loads Apply Structural Displacement on nodes 在弹簧末端施加 UX UY 方向约束 2 执行 F 17 fx 1396 85fy 123119 F 16 fx 2809 83fy 121337 F 15 fx 4253 78fy 118387 F 14 fx 5741 03fy 114297 F 13 fx 7280 22fy 109106 F 12 fx 8875 4fy 102865 F 11 fx 10525 2fy 95632 5 F 10 fx 12222 4fy 87479 3 F 9 fx 13953 5fy 78483 6 F 8 fx 15699fy 68732 F 7 fx 17433 5fy 58318 6 F 6 fx 19126 1fy 47343 4 F 5 fx 20741 8fy 35912 4 F 4 fx 22241 9fy 24135 5 F 3 fx 23585 9fy 12126 1 F 1 fx 27049 8fy 0 F 72 fx 30500 5fy 0 F 71 fx 25909 2fy 0 F 109 fx 18697 7fy 0 F 99 fx 12293 4fy 0 F 108 fx 7808 54fy 0 F 107 fx 7028 54fy 0 F 106 fx 6218 13fy 0 F 105 fx 5380 78fy 0 F 104 fx 4520 12fy 0 F 103 fx 3639 86fy 0 F 102 fx 2743 81fy 0 F 101 fx 1835 85fy 0 F 100 fx 992 454fy 0 F 2 fx 0fy 123714 F 19 fx 1396 846fy 123119 F 20 fx 2809 825fy 121337 F 21 fx 4253 781fy 118387 F 22 fx 5741 026fy 114297 F 23 fx 7280 218fy 109106 公路隧道二次衬砌受力分析 4 F 24 fx 8875 395fy 102865 F 25 fx 10525 21fy 95632 5 F 26 fx 12222 4fy 87479 3 F 27 fx 13953 54fy 78483 6 F 28 fx 15699 04fy 68732 F 29 fx 17433 46fy 58318 6 F 30 fx 19126 09fy 47343 4 F 31 fx 20741 76fy 35912 4 F 32 fx 22241 93fy 24135 5 F 33 fx 23585 93fy 12126 1 F 18 fx 27049 78fy 0 F 74 fx 30500 54fy 0 F 73 fx 25909 15fy 0 F 86 fx 18697 68fy 0 F 75 fx 12293 39fy 0 F 77 fx 7808 54fy 0 F 78 fx 7028 54fy 0 F 79 fx 6218 125fy 0 F 80 fx 5380 782fy 0 F 81 fx 4520 12fy 0 F 82 fx 3639 859fy 0 F 83 fx 2743 807fy 0 F 84 fx 1835 849fy 0 F 85 fx 992 4544fy 0 3 自重荷载 Main Menu solution Define Loads Apply Structural Inertia Gravity Global ACELY 栏中输入 10 OK 2 1 求解 GUI 执行 Main Menu solution solve current LS ok 得到一个计算结 果 2 2 计算变形图 执行 select entities 选择 Elements 和 Reselect 选择衬砌 单击 OK 执行 Plotctrls style size and shape Display of element 勾选为 On 执行 Main Menu Geaneral postproc Plot result Deformed shape 得 出变形图 执行 File Report Generator Append 生成一个抓图工具 抓取变形图 2 3 定义轴力 剪力 弯矩 GUI 执行 Main Menu Geaneral postproc Element table Dfine 公路隧道二次衬砌受力分析 5 table add By sequence num 定义轴力在 lab 栏中输入 IN SMISC 1 Apply 在 lab 栏中输入 IN SMISC 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 1 执行 Main Menu Geaneral postproc Plot Results contor plot line elem res LabI 选择 1 LabJ 选择 7 OK 得出了轴力图 2 执行 Main Menu Geaneral postproc Plot Results contor plot line elem res LabI 选择 2 LabJ 选择 8 OK 得出了剪力图 3 执行 Main Menu Geaneral postproc Plot Results contor plot line elem res LabI 选择 6 LabJ 选择 12 Fact 栏中输入 1 OK 得出 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 nropt full allsel outres all all 再执行 solution load step opts other Dirth death kirl element 选 择上面相对称的弹簧 OK 再执行上面操作查看内力图 直到满足要求为止 得到图形如下 受力图 公路隧道二次衬砌受力分析 6 变形图 轴力图 公路隧道二次衬砌受力分析 7 剪力图 公路隧道二次衬砌受力分析 8 弯矩图 再执行列表显示单元的轴力 剪力 弯矩 执行 Main Menu General Postproc List Results Elem Table Data 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 ELEMENT TABLE ITEMS PER ELEMENT POST1 ELEMENT TABLE LISTING STAT PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS ELEM IN JN IQ JQ IM JM 1 0 34069E 06 0 33376E 06 9648 6 9308 6 7533 6 2278 1 2 0 32359E 06 0 31673E 06 943 05 1960 0 2278 1 3082 9 3 0 29772E 06 0 29100E 06 5066 2 6750 3 3082 9 6358 8 4 0 26319E 06 0 25666E 06 4940 1 7275 0 6358 8 9745 3 5 0 22068E 06 0 21441E 06 2457 5 5420 8 9745 3 公路隧道二次衬砌受力分析 9 11929 6 0 17137E 06 0 16542E 06 962 90 2600 2 11929 12383 7 0 11685E 06 0 11128E 06 4375 3 246 62 12383 11102 8 59036 53900 7229 6 2575 2 11102 8383 8 9 39 589 4614 9 9269 3 4133 9 8383 8 4668 0 10 57926 62055 10433 4866 0 4668 0 426 65 11 0 11265E 06 0 11622E 06 10774 4829 4 426 65 3899 2 12 0 16203E 06 0 16499E 06 10405 4139 6 3899 2 7931 4 13 0 20414E 06 0 20648E 06 9458 4 2932 7 7931 4 11367 14 0 23735E 06 0 23903E 06 8068 7 1345 6 11367 13977 15 0 26035E 06 0 26137E 06 6362 5 493 28 13977 15604 16 0 27226E 06 0 27260E 06 4457 6 2464 9 15604 16156 17 0 27260E 06 0 27226E 06 2464 9 4457 6 16156 15604 18 0 26137E 06 0 26035E 06 493 28 6362 5 15604 13977 19 0 23903E 06 0 23735E 06 1345 6 8068 7 13977 11367 20 0 20648E 06 0 20414E 06 2932 7 9458 4 11367 7931 4 21 0 16499E 06 0 16203E 06 4139 6 10405 7931 4 3899 2 22 0 11622E 06 0 11265E 06 4829 4 10774 3899 2 426 65 23 62055 57926 4866 0 10433 426 65 4668 0 24 4614 9 39 590 4133 9 9269 3 4668 0 8383 8 25 53900 59036 2575 2 7229 6 8383 8 11102 26 0 11128E 06 0 11685E 06 246 62 4375 3 11102 12383 27 0 16542E 06 0 17137E 06 2600 2 962 90 12383 公路隧道二次衬砌受力分析 10 11929 28 0 21441E 06 0 22068E 06 5420 8 2457 5 11929 9745 3 29 0 25666E 06 0 26319E 06 7275 0 4940 1 9745 3 6358 8 30 0 29100E 06 0 29772E 06 6750 3 5066 2 6358 8 3082 9 31 0 31673E 06 0 32359E 06 1960 0 943 05 3082 9 2278 1 32 0 33376E 06 0 34069E 06 9308 6 9648 6 2278 1 7533 6 69 0 36463E 06 0 35656E 06 62454 63876 67470 26030 70 0 35117E 06 0 34298E 06 27955 28432 26030 7533 6 71 0 34298E 06 0 35117E 06 28432 27955 7533 6 26030 72 0 35656E 06 0 36463E 06 63876 62454 26030 67470 73 0 38257E 06 0 38455E 06 96649 0 10247E 06 38327 10609 74 0 39728E 06 0 39905E 06 47427 53309 10609 35367 75 0 41015E 06 0 41172E 06 13575 19515 35367 43499 76 0 42121E 06 0 42258E 06 7160 6 1170 1 43499 41452 77 0 43057E 06 0 43173E 06 17811 11777 41452 34180 POST1 ELEMENT TABLE LISTING STAT PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS PREVIOUS ELEM IN JN IQ JQ IM JM 78 0 43833E 06 0 43928E 06 21374 15304 34180 25166 79 0 44455E 06 0 44529E 06 20381 14281 25166 16647 80 0 44926E 06 0 44979E 06 16724 10602 16647 9931 0 81 0 45244E 06 0 45276E 06 11672 5536 4 9931 0 5701 6 公路隧道二次衬砌受力分析 11 82 0 45416E 06 0 45427E 06 5997 9 145 41 5701 6 4263 3 83 0 38438E 06 0 38943E 06 31135 349