有限元 边坡分析.ppt

1、学院：建工学院 班级：土木1001班 姓名 ：XXX 学号：10040000 本组组员： xxx xxx xxx XXXX,ANSYS期末作业,（1）理解，和掌握有限元方法的概念。 （2）学会运用有限元软件解决一些实际问题。 （3）了解边坡工程的问题特点。 （4）掌握边坡工程问题分析的方法，分析 过 程。 （5）培养我们根据实际问题特点建立相应有限元 模型 的能力。,学习目的,ANSYS框架结构的分析步骤,创建物理环境,建立模型和划分网格,施加约束和荷载,求解,后处理,补充说明,问题描述,图1 边坡模型图,1.过滤图形界面：Main Menu Preferences,选中“Structural

2、”,单击OK。 2.定义标题：Utility Menu File Change Title,输入“bpp”,单击OK。 3.定义单元类型： ET,1,PLANE82 KEYOPT,1,3,2 Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete,选中“Type 2 PLANE82”,在“Element Behavior K3”选取“Plane strain”单击OK。 4.定义材料属性： (1)围岩1属性：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Modals EX=3.0E10 PRXY=0.25

3、 DENS=2500 Cohesion=9.0E5 Fric Angle=42 （2）围岩2属性：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Modals,1.创建物理环境,EX=3.2E10 PRXY=0.24 DENS=2700 （3）复制围岩1材料属性：依次复制3,4,5,6,7,8,9,10,11,12，分别对它们进行修改。,具体数值如下表：,1.边坡线模型 （1）输入关键点：Main Menu PreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS k, 1, 0 , 0 , 0 k, 2, -800

4、 , 0 , 0 k, 3, -800 , -800, 0 k, 4, -800 , -1200, 0 k, 5, 1200, -1200, 0 k, 6, 1200, -800, 0 k, 7, 1200, 0, 0 k, 8, 1200, 380, 0 k, 9, 450, 380, 0,2.建立模型和划分网格,（2）创建坡线模型：MainMenuPreprocessorModelingCreateLines Lines Straight line 依次点取“1,2” “2,3” “3,4” “4,5” “5,6” “6,7” “7,1” “7,8” “8,9” “9,1” “6,3”。

5、图2 边坡线模型,2.边坡面模型 （1） Main Menu PlotCtrls Numbering ,选中“Area Numbers”on （2）创建坡面模型： MainMenuPreprocessorModelingCreateAreas Arbitrary by line 图3 边坡线模型,3.划分边坡围岩2单元网格 （1）给边坡围岩2赋予材料属性： Main Menu PreprocessorMeshing MeshTool (材料2) （2）设置网格划分份数： Main Menu PreprocessorMeshing MeshTool Size Control L3,L5-5 L4

6、,L11-26 （3）划分单元网格： Main Menu PreprocessorMeshing MeshTool Mesh 4.划分边坡围岩1单元网格 （1）设置网格份数： Main Menu PreprocessorMeshing Size Cntrols ManualSize Layers Picked Lines L1,L2,L6-10 L8,L10-16 L7,L9-12,（1）给边坡围岩1赋予材料属性： Main Menu PreprocessorMeshing MeshTool (材料1) （3）划分单元网格： Main Menu PreprocessorMeshing Mesh

7、Tool Mesh 图4 划分单元网格后边坡模型,1.给边坡模型施加约束 （1）给边坡模型两边施加约束： Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Nodes,弹 出Apply U,ROT on Node拾取框，拾取边坡模型两边所有节点，单击“OK” （2）给边坡模型底部施加约束： Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Nodes,弹 出Apply U,ROT on Node拾取框，拾取边坡模型底部所有节点，单击“OK” 2.施加重力加速度

8、 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralInertia Gravity Global 施加约束和重力加速度后的有限元边坡模型如下图：,3.施加约束和荷载,图5 施加约束和荷载后边坡模型,1.求解设置 （1）指定求解类型： Main MenuSolutionAnalsis Type New Analsis(Static) （2)设置载荷步： Main MenuSolutionAnalsis Type New Analsis(Basic) （3）设置线性搜索： Main MenuSolutionAnalsis Type Soln Control （

9、4)设置牛顿拉谱森:Main MenuSolutionAnalsis Type AnalsisOptions （5）大位移求解： Main MenuSolutionAnalsis Type Soln ControlBas （6）设置 收敛条件： Main MenuSolutionLoad Step Opts Nonlinear Convergence Crit 进行参数设置。 2.边坡在强度折减系数F=1时求解 （1）求解： Main MenuSolutionSolve Current LS 单击“OK” （2）结果保存：Utility Menu File Save as F1.db 同理求F

10、=1.2， F=1.4， F=1.6， F=1.8， F=2， F=2.2， F=2.4， F=2.6， F=2.8， F=3。结果如下图：,4.模型求解,图6 F=1 收敛迭代过程图,图7 F=1.2 收敛迭代过程图,图8 F=1.4 收敛迭代过程图,图9 F=1.6 收敛迭代过程图,图10 F=1.8 收敛迭代过程图,图11 F=2.0 收敛迭代过程图,图12 F=2.2 收敛迭代过程图,图13 F=2.4 收敛迭代过程图,图14 F=2.6不收敛迭代过程图,图15 F=2.8 不 收敛迭代过程图,图16 F=3.0 不 收敛迭代过程图,小结：从以上图形可以看出当F=2.6时，求解不收敛，

11、 F=2.8， F=3.0也是求解不收敛。 边坡稳定性有限元分析一般采用强度折减方法来求得边坡安全系数。 求解不收敛是判断边坡不稳定的一个准则。,我们主要通过观察后处理中边坡塑性应变，塑性区，位移和收敛来判断边坡稳定性与否。 1.强度折减系数F=1时结果分析 （1）读入F=1结果数据： Utility Menu File resume from(F1.db) （2）绘制边坡变形图: Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape (Def+ undeformed) （3）绘制边坡X方向位移云图: Main Menu General

12、Postproc Plot ResultsContourNodal Solu (X-Compoment of displacement) （4）绘制边坡塑性应变云图: Main Menu General Postproc Plot ResultsContourNodal Solu (Von Mises Plastic) 同理求F=1.2， F=1.4， F=1.6， F=1.8， F=2， F=2.2， F=2.4， F=2.6， F=2.8， F=3。结果如下图：,5.后处理,图17 F=1.0边坡变形图,图18 F=1.0边坡X方向位移云图,图19 F=1.0边坡模型塑性应变云图,图20

13、F=1.2边坡变形图,图21 F=1.2边坡X方向位移云图,图22 F=1.2边坡模型塑性应变云图,图23 F=1.4边坡变形图,图24 F=1.4边坡X方向位移云图,图25 F=1.4边坡模型塑性应变云图,图26 F=1.6边坡变形图,图27 F=1.6边坡X方向位移云图,图28 F=1.6边坡模型塑性应变云图,图29 F=1.8边坡变形图,图30 F=1.8边坡X方向位移云图,图31 F=1.8边坡模型塑性应变云图,图32 F=2.0边坡变形图,图33 F=2.0边坡X方向位移云图,图34 F=2.0边坡模型塑性应变云图,图35 F=2.2边坡变形图,图36 F=2.2边坡X方向位移云图,图37 F=2.