ansys分析邊坡開挖的案例
分享:邊坡的有限元分析及ANSYS軟件對邊坡開挖的模擬
介紹了一種國際上通用的有限元計(jì)算程序—ANSYS,并將ANSYS程序與巖土工程計(jì)算相結(jié)合時(shí),詳細(xì)探討了ANSYS模擬
邊坡開挖的方法,并將這一方法運(yùn)用到某個(gè)水電站的穩(wěn)定性分析中;分別計(jì)算出邊坡的剖面在天然狀態(tài)和開挖工況下的應(yīng)力場和
位移場,作者對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并對平面問題的邊坡穩(wěn)定性作出了定性的評價(jià)。
關(guān)鍵詞:有限元計(jì)算;ANSYS軟件;邊坡開挖;成果分析;評價(jià).
ANSYS強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強(qiáng)度折減方法對滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行求解，通過有限元強(qiáng)度折減方法對不同工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將模擬計(jì)算值與極限平衡方法進(jìn)行對比，驗(yàn)證了強(qiáng)度折減方法的有效性。
有限元強(qiáng)度折減法是20世紀(jì)70年代末由英國科學(xué)家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強(qiáng)度折減系數(shù)來降低坡體巖土抗剪強(qiáng)度參數(shù)，并反復(fù)試算，直到達(dá)到極限破壞狀態(tài)，程序自動(dòng)根據(jù)彈塑性有限元計(jì)算結(jié)果得到滑動(dòng)破壞面，同時(shí)得到滑坡的強(qiáng)度儲備安全系數(shù)。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴(yán)格，它全面滿足了靜力許可、應(yīng)變相容以及土體的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
地震荷載加載前需要對模型進(jìn)行模態(tài)分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數(shù)，然后再對模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強(qiáng)度折減
第二步：模態(tài)分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數(shù)、地震波加載
展開 用ANSYS做邊坡穩(wěn)定分析
用ANSYS做邊坡穩(wěn)定分析的方法是：根據(jù)有限元程序計(jì)算得到的應(yīng)力場來計(jì)算各點(diǎn)的安全系數(shù)，然后
利用ANSYS強(qiáng)大的后處理功能繪出安全系數(shù)等值線圖，圖中安全系數(shù)最小的那條等值線就是最可能的滑裂面，
其安全系數(shù)就是邊坡的安全系數(shù)。..........
用ANSYS做邊坡穩(wěn)定分析.pdf
ANSYS強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定分析實(shí)例
邊坡指地殼表部一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體，是坡面、坡頂及其下部一定深度坡體的總稱。坡面與坡頂面下部至坡腳高程的巖體稱為坡體。
傾斜的地面稱為斜坡，鐵路、公路建筑施工中，所形成的路堤斜坡稱為路堤邊坡；開挖路塹所形成的斜坡稱為路塹邊坡；水利、市政或露天煤礦等工程開挖施工所形成的斜坡也稱為邊坡；這些對應(yīng)工程就稱為邊坡工程。
對邊坡工程進(jìn)行地質(zhì)分類時(shí)，考慮了下述各點(diǎn)。首先，按其物質(zhì)組成，即按組成邊坡的地層和巖性，可以分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡(后者包括黃土邊坡、砂土邊坡、土石混合邊坡)。地層和巖性是決定邊坡工程地質(zhì)特征的基本因素之一，也是研究區(qū)域性邊坡穩(wěn)定問題的主要依據(jù).其次，再按邊坡的結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行分類。因?yàn)樵趲r性相同的條件下，坡體結(jié)構(gòu)是決定邊坡穩(wěn)定狀況的主要因素，它直接關(guān)系到邊坡穩(wěn)定性的評價(jià)和處理方法。最后，如果邊坡已經(jīng)變形，再按其主要變形形式進(jìn)行劃分。即邊坡類屬的稱謂順序是:巖性— 結(jié)構(gòu)—變形。
邊坡工程對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有重要的影響：在鐵路、公路與水利建設(shè)中，邊坡修建是不可避免的，邊坡的穩(wěn)定性嚴(yán)重影響到鐵路、公路與水利工程的施工安全、運(yùn)營安全以及建設(shè)成本。在路堤施工中，在路堤高度一定條件下，坡角越大，路基所占面積就越小，反之越大。在山區(qū)，坡角越大，則路堤所需填方量越少。因此，很有必要對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。
================以上引自《ANSYS邊坡工程實(shí)例分析》部分內(nèi)容。
1 邊坡變形破壞基本原理
1.1 應(yīng)力分布狀態(tài)
邊坡從其形成開始，就處于各種應(yīng)力作用(自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、熱應(yīng)力等)之下。在邊坡的發(fā)展變化過程中，由于邊坡形態(tài)和結(jié)構(gòu)的不斷改變以及自然和人為營力的作用，邊坡的應(yīng)力狀態(tài)也隨之調(diào)整改變。
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【ANSYS算例】利用強(qiáng)度折減法對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定分析
<p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/a56b193ab638461b9c8a36d9245e7e13"></p><p><strong>點(diǎn)擊藍(lán)字</strong> 關(guān)注我們</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/255357fd6cdd4659a9d06ce34a12eaf0"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/fb94d1ef3ab34159ad3f7335d763cf74"></p><p> 好久沒有更新算例了，這期更新一個(gè)小算例，用強(qiáng)度折減法計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性，用ANSYS軟件計(jì)算，ABAQUS的算例我前面寫了兩篇，感興趣的可以看看。</p><p><br></p><p> 邊坡的尺寸及參數(shù)與之前的ABAQUS的邊坡算例相同。模型如下。
展開 CAD TO ANSYS TO FLAC3D邊坡穩(wěn)定性分析全程揭密
說實(shí)話，我也是第一次做數(shù)值分析，也不知道上面的方式是否科學(xué)。剖面繪等值線程序來自論壇上前版主dynamax大牛的flac3d to tecplot，具體步驟如下，等命令流計(jì)算完畢后，call flac3d to tecplot文件即可，然后在tecplot 軟件中切剖面繪等值線，就可以進(jìn)行分析了。當(dāng)然用下面的命令：
plot set plane nor() ori()
plo cont smin plane
or plo cont smax plane
等等也可以得到某些剖面的位移或主應(yīng)力云圖。
[forum.simwe.com]邊坡穩(wěn)定性3D分析命令流.rar
展開 『轉(zhuǎn)貼』CAD TO ANSYS TO FLAC3D邊坡穩(wěn)定性分析全程揭密
處理完畢后，這些數(shù)據(jù)點(diǎn)格式可以直接拷貝到記事本中，就成為符合ANSYS輸入要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)格式了。仿真分析,有限元,模擬,計(jì)算,力學(xué),航空,航天,ANSYS,MSC,ABAQUS,ALGOR,Adina,COMSOL,FEMLAB,Matlab,Fluent,CFD,CAE,CAD,CAMV5Y2[#U?'S o4R
（2）有了數(shù)據(jù)點(diǎn)，就進(jìn)入到下一步，即由點(diǎn)在ANSYS中建立幾何模型。
通過數(shù)據(jù)點(diǎn)生成幾何模型的方法多種多樣，因人而異，沒有統(tǒng)一的方法。不過對于我來說，個(gè)人覺得巖土工程模型比較復(fù)雜，最好是采用點(diǎn)生成線、線生面，面生成體的辦法。至于地質(zhì)界面，我是采用先生成面，然后切割體的方式生成。附件是我的ANSYS命令流，里面配有說明，大家可以參考一下。附圖是按上述步驟得到的結(jié)果圖和網(wǎng)格模型圖，說明一下，這些圖和我現(xiàn)在貼出的命令流得到的結(jié)果有些差異，原因是我后來更改了模型，不過步驟完全一樣；后面我提到的在ANSYS生成水面的方式也是采用面切割體的方式得到的。
希望我們大家能夠多多學(xué)習(xí)
展開 基于ANSYS的碼頭邊坡強(qiáng)度折減法穩(wěn)定分析算例
1.影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素
(1)邊坡材料力學(xué)特性參數(shù)：
包括彈性模量、泊松比、摩擦角、粘結(jié)力、容重、抗剪強(qiáng)度等參數(shù)。
(2)邊坡的幾何尺寸參數(shù)：
包括邊坡高度、坡面角和邊坡邊界尺寸以及坡面后方坡體的幾何形狀，即坡體的不連續(xù)面與開挖面的坡度及方向之間的幾何關(guān)系，它將確定坡體的各個(gè)部分是否滑動(dòng)或塌落。
(3)邊坡外部荷載：
包括地震力、重力場、滲流場、地質(zhì)構(gòu)造地應(yīng)力等。
2. 強(qiáng)度折減系數(shù)
進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算時(shí)，采用強(qiáng)度折減法來實(shí)現(xiàn)。首先選取初始折減系數(shù)F，然后對邊坡土體材料強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別見式1-1和式1-2。
土層材料參數(shù)
下面開始進(jìn)行建模，通過點(diǎn)-線-面的方式逐步建立模型。
可在AutoCAD中找出關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，然后逐步開始建模，也可以通過在CAD圖紙中創(chuàng)建面域，然后輸出為sat文件，之后導(dǎo)入到ANSYS中。兩種方式皆可。
各區(qū)域材料不同顏色顯示
采用Plane82單元來模擬，將單元選項(xiàng)設(shè)置為平面應(yīng)變Plane strain.
在ANSYS經(jīng)典中創(chuàng)建好的幾何模型
通過設(shè)置劃分網(wǎng)格單元尺寸，對上述幾何模型進(jìn)行劃分，有限元網(wǎng)格如圖所示。
對模型施加邊界條件，左右兩側(cè)約束法向位移，底部約束UX UY方向自由度。
（一）僅自重下的部分計(jì)算結(jié)果
靜力通用求解，自重下的位移分布矢量云圖。
UX方向位移云圖
UY方向位移云圖
（二）對土體參數(shù)進(jìn)行不同程度的折減，以下為折減系數(shù)為1.4時(shí)的部分計(jì)算結(jié)果。
考慮左側(cè)靜水壓力時(shí)的計(jì)算荷載示意圖。
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