隧道工程章隧道有限元学习教案

1、会计学1隧道隧道(sudo)工程章隧道工程章隧道(sudo)有限元有限元第一页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海2实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。第2页/共51页第二页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海3第3页/共51页第三页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海4第4页/共51页第四页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海5第5页/共51页第五页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海6真实物理系统真实物理系统有限元模型有限元模型第6页/共51页第六页

2、，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海7节点节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在存在(cnzi)相互物理作用。相互物理作用。单元单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、。单元有线、 面或实体以及二维或三维的单元等种类。面或实体以及二维或三维的单元等种类。有限元模型由一些简单形状的有限元模型由一些简单形状的单元单元组成，单元之间通过组成，单元之间通过节点节点连接，并承受一定连接，并承受一定载荷载荷。载荷载荷载荷载荷第7页/共

3、51页第七页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海8单元单元(dnyun)节点节点边界条件边界条件真实物理系统真实物理系统有限元模型有限元模型第8页/共51页第八页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海9第9页/共51页第九页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海10统。此外，还有美国(mi u)的ANSYS，ABAQUS、ADINA等公司产品。第10页/共51页第十页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海11第11页/共51页第十一页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海1

4、2第12页/共51页第十二页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海13质、岩石和其它材料三维结构受力特性(txng)模拟和塑性流动分析。 能进行大变形分析。第13页/共51页第十三页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海14第14页/共51页第十四页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海15第15页/共51页第十五页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海16第16页/共51页第十六页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海17第17页/共51页第十七页，共51页。中国矿业大学建

5、筑(jinzh)工程学院 - 李元海18第18页/共51页第十八页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海19第19页/共51页第十九页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海200PK第20页/共51页第二十页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海210 PK非线性方程组求解非线性方程组求解(qi ji)方法：直接迭代、切线刚度方法：直接迭代、切线刚度1.线性问题线性问题 ：K中元素为常量中元素为常量2.非线性问题非线性问题：K中元素为变量中元素为变量（1）材料非线性）材料非线性（2）几何非线性）几何非线性第21页/共51页

6、第二十一页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海2210023 xx非线性方程组求解方法：直接迭代非线性方程组求解方法：直接迭代(di di)、切线刚度、切线刚度x2，1.99999，2.00001第22页/共51页第二十二页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海23第23页/共51页第二十三页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海24ctg固体内任一点发生剪切固体内任一点发生剪切破坏时，破坏时，破坏面上的剪破坏面上的剪应力应力()应等于或大于应等于或大于材材料本身的抗切强度料本身的抗切强度(C)和作用于该面上由法向和作用

7、于该面上由法向应力引起的摩擦阻力应力引起的摩擦阻力(tg)之和之和。第24页/共51页第二十四页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海25第25页/共51页第二十五页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海26CkaJIkaIJ222132322212321112sin3cos3sin39sin)()()(610适用于以延性破适用于以延性破坏为主的岩石。坏为主的岩石。优点是考虑了优点是考虑了中间主应力的中间主应力的作用作用。第26页/共51页第二十六页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海27第27页/共51页第二十七页，共

8、51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海28第28页/共51页第二十八页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海29第29页/共51页第二十九页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海30第30页/共51页第三十页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海31第31页/共51页第三十一页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海32网格网格(wn )划分划分第32页/共51页第三十二页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海33输进垃圾输进垃圾(l j)，输，输出垃圾出垃

9、圾(l j)材料参数选择一定要正确材料参数选择一定要正确第33页/共51页第三十三页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海34衬砌衬砌轮廓轮廓(lnku)变形变形第34页/共51页第三十四页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海35围围岩岩(wi yn)位位移移等等值值线线第35页/共51页第三十五页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海36衬砌关键部位最大最小应力衬砌关键部位最大最小应力(yngl)第36页/共51页第三十六页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海37第37页/共51页第三十七页，

10、共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海38位移位移(wiy)场场应力场应力场第38页/共51页第三十八页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海39第39页/共51页第三十九页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海40隧道隧道(sudo)断面断面第40页/共51页第四十页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海41第41页/共51页第四十一页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海42第42页/共51页第四十二页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海43第43页/共51页第四十三页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海44第44页/共51页第四十四页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海45第45页/共51页第四十五页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海46第46页/共51页第四十六页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海47第47页/共51页第四十七页，共51页。中国矿业大学建筑(jinzh)工程学院 - 李元海48第48页/共51页第