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1、隧道断面的ANSYS分析摘要：本文通过对ANSYS软件的学习和研究，针对实际工程范例，即某隧道断面的结构分析，对截面进行建模，分析其在特殊条件下的位移和应力分布情况。关键词：ANSYS；建模；分析ANSYS analysis of the cross-section of the tunnelAbstract:In this paper, through the study and research of the ANSYS software, examples of practical engineering, structural analysis of a tunnel section
2、of the cross-sectional modeling, analysis of displacement and stress distribution under special conditions.Key words: ANSYS;Modeling; Analysis设计范例概况 某地铁工程为分安全考虑，需对断面进行特殊情况下断面位移和应力分布的情况，其内受均布水压力q，外受土壤均布压力p，隧道模型简化为外环为30，内环为20的圆环（如图1） 图14 ANSYS建模 无限长的隧道可以简化成一个受均布载荷的平面应力问题； 由于隧道的圆环 面高度对称，只需分析1/4圆环即可，受轴对
3、称约束的作用，隧道的内外表面受 均布载荷，每次载荷分别三角形单元和四边形单元进行分析比较。 进入ANSYS，设置计算类型为Structural图2然后选择单元类型,Preprocessor,Element Type,Add/Edit/Delete中选择Solid Quad 4 node 42图3并保持K3为Plane Stress图4定义材料参数，材料为钢，可查找钢的参数并在有限元中定义，其中弹性模量E=210Gpa，泊松比v=0.3图5对于圆环，我们只需分析其四分之一即可，所以用一个整圆环前去三个正方形的方法来建立四分之一环。则输入所有图形后图6对所得模型进行网格划分，在Preprocess
4、or ,Modeling ,Operate ,Booleans, Subtract,Areas中先选择圆环面，后选择其他两个面，所得为四分之一圆环面图7网格划分，在Preprocessor ,Meshing,Size Cntrls,Manualsize,Lines ,Picked Lines,Pick All中令Size=2，在Preprocessor,Meshing ,Mesh Tool,Mesh中Areas, Shape选择Tri, Free图8模型施加约束，Preprocessor,Loads,Define Loads,Apply,Structural,Displacement,Symm
5、etry B.C , On Lines，选择底边和左侧边，则被选中线上沿对称轴显示出小s，给隧道施加内表面的均布载荷Solution ,Define Loads ,Apply ,Structural ,Pressure ,On Lines 拾取圆环面的内表面，值为31400图9分析计算，在Solution,Solve,Current LS，进行计算，得出相应结果5 后处理分析查看在外力作用下的变形，在GeneralPostproc,PlotResults,DeformedShape，得出相应变形图图10查看节点位移分布情况Contour Plot,Nodal Solu,select: DOF
6、solution,Displacement vector sum 图11 查看节点应力分布情况，在Contour Plot,Nodal Solu,select: Stress,Stress intensity,Def+Un- deformed，得出应力分布图 图12 六总结 ANSYS是一个大型通用的商业有限元软件，功能完备的前后处理器使ANSYS易学易用，强大的图形处理能力及得心应手的实用工具使得用户在处理问题时得心应手，奇特的多平台解决方案使用户能够做到物尽其用。隧道断面分析也是保障隧道施工安全的方法之一，也使得建设者能造出更好的工程结构。在我国，也有相应的软件如PKPM等，但是对于真正意
7、义上的有限元来说，我们国家的软件还做得不够，对于我们，应该还要继续探索，继续学习，继续研究。参考文献1 凌桂龙. ANSYS WorkBench 13.0从入门到精通（配光盘）M. 1. 北京:清华大学出版社, 2012.2 王新敏等. ANSYS工程结构数值分析M. 1. 人民交通出版社, 2007.3 高耀东. ANSYS机械工程应用精华50例M. 3. 电子工业出版社, 2011.4 刘伟等. ANSYS 12.0宝典（附CD光盘1张）M. 1. 电子工业出版社, 2010.5 张洪才, 何波著. 有限元分析：ANSYS 13.0从入门到实战M. 1. 机械工业出版社, 2011.6 曾攀, 雷丽萍, 方刚 著. 基于ANSYS平台有限元分析手册：结构的建模与分析M. 1. 机械工业出版社, 2011.7 谢龙汉. ANSYS结构及动力学分析（附DVD光盘1张）M. 1. 电子工业出版社, 2012.
