ansys開挖模擬的案例
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算程序—ANSYS,并將ANSYS程序與巖土工程計算相結(jié)合時,詳細(xì)探討了ANSYS模擬
邊坡開挖的方法,并將這一方法運(yùn)用到某個水電站的穩(wěn)定性分析中;分別計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。
關(guān)鍵詞:有限元計算;ANSYS軟件;邊坡開挖;成果分析;評價.
基坑開挖模擬
在基坑開挖模擬過程中，由于土體應(yīng)力的減小，受壓的土體會向上回彈，大家知道，回彈模量與壓縮模量是不一樣的，數(shù)值上相差幾倍，怎么考慮這種影響呢。這個問題對基坑隆起的計算有很大的影響。希望和大家討論一下。
懸臂式基坑開挖模擬
問題描述
有一開挖寬度為2mx2m的基坑，開挖深度為10m，采用懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)，墻體寬度為1m，總長20m。土體的彈性模量為66000kPa，泊比=0.2，土體重度=20kN/m3，黏聚力=0，摩擦角=30°，剪脹角=0，水平壓力系數(shù)K=2。墻體彈性模量E=28GPa，泊松比v=0.15。墻與土之間的摩擦角取為30°(摩擦系數(shù)為0577)。
圖1 模型示意圖
2. 模型的建立與求解
建立100mX100m的二維變形體部件，分隔開挖區(qū)域的幾何形狀。
圖2 建立土體表面
定義名為geo的Geostatic分析步，接受默認(rèn)選項；隨后建立名為remove的Static，general通用分析步，起始時間0.1，最大步長0.2，采用非對稱算法。
載荷、邊界條件應(yīng)在initial或geo分析步就激活生效。
在geo分析步對土體加體力-20，模擬重力荷載。
圖3 設(shè)置初始應(yīng)力
網(wǎng)格單元類型為CPE4，選擇合適的網(wǎng)格密度。
圖4 有限元網(wǎng)格
處理器：i5-8700
內(nèi)存：16G
計算時間：30s
軟件版本：ABAQUS 2020
3.
展開 abaqus雙線盾構(gòu)隧道開挖數(shù)值模擬案例 ￥168
該案例為多層土體的雙線盾構(gòu)隧道開挖，考慮了掌子面推進(jìn)力和注漿壓力，模型為完整模型，不存在跑不通，有ODB結(jié)果，購買后支持售后講解，包括如何實現(xiàn)注漿硬化階段，地應(yīng)力平衡的意義等。
附件包含雙線盾構(gòu)隧道開挖的數(shù)值模擬模型以及運(yùn)算結(jié)果ODB，購買后可聯(lián)系博主進(jìn)行答疑。
該模型為博主自己手搓，杜絕不明不白的教程，模型上傳的目的是為了幫助大家，避免收到各類低質(zhì)教程的迫害從而浪費(fèi)時間。
隧道開挖三維模擬 ￥40
模型介紹：
隧道開挖三維模擬，首先進(jìn)行地應(yīng)力平衡，而后進(jìn)行第一次、第二次土體開挖，并用襯砌進(jìn)行土體支撐。
相關(guān)模型見付費(fèi)內(nèi)容。凡購買本案例的朋友針對收費(fèi)內(nèi)容部分有疑問，可以一起交流。
隧道開挖模擬-2
隧道開挖引起土體隆起不一定都是莫爾庫倫模型的錯，接觸面的激活也有影響。
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1fJtEUgBLBWcgbX9SJp9M5w
提取碼：kydd
為了模擬襯砌和周圍土體的接觸，可在襯砌周邊和土體界面上設(shè)置接觸對。按照施工順序，通常在Geostatic分析步移除襯砌單元，然后在第一步開挖中移除土體，在第二步中激活襯砌單元和接觸對。但是由于土體在第一步開挖后向隧道內(nèi)變形（相應(yīng)節(jié)點跑到了襯砌內(nèi)部），激活襯砌及接觸對后，ABAQUS會認(rèn)為接觸對兩側(cè)有overclosure，會在激活步中進(jìn)行調(diào)整，使得隧道和土體產(chǎn)生向上的變形，與實際情況不符。圖1是一個平面算例開挖后的豎向位移，圖2是激活襯砌及接觸對后的豎向位移。盡管激活步中沒有施加任何荷載，土體還是出現(xiàn)了明顯的上抬變形。
圖1
圖2
要解決這一問題，必須讓激活后的襯砌的節(jié)點位置與開挖后土體變形相協(xié)調(diào)。這里給出一個簡單的思路：在襯砌位置處設(shè)置兩套共節(jié)點的重疊單元，單元集1采用較小的模量，在分析中一直保留；單元集2為真實的襯砌單元，在開挖后激活。
展開 隧道開挖模擬-3
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1xkpfwRcxiDgopkTnrTDaTA
提取碼：dpg1
盾構(gòu)的掘進(jìn)有兩種方式，一是利用生死單元，即先將掘進(jìn)方向的開挖土體單元移除，隨后在相應(yīng)位置激活盾構(gòu)機(jī)單元，賦予盾構(gòu)機(jī)材料。另一種方法基于大變形，精細(xì)化模擬盾構(gòu)機(jī)的前進(jìn)。前者較為簡單實用，應(yīng)用較多。
本系列首先介紹第一種做法，算例的幾何形狀和參數(shù)參考Lambrughi A, Rodríguez L M, Castellanza R. Development andvalidation of a 3D numerical model for TBM–EPB mechanised excavations[J].Computers and Geotechnics, 2012, 40: 97-113.
主要施工過程：
（1） 初始假設(shè)盾構(gòu)機(jī)處于地基之中，建立初始應(yīng)力場。
（2） 移除盾構(gòu)前土體，每次開挖長度1.5m。單元移除后在開挖面施加壓力215kPa。
（3） 盾構(gòu)向前移動1.5m，在盾構(gòu)前激活盾構(gòu)機(jī)單元，盾構(gòu)尾移除相應(yīng)長度單元。同時激活盾尾灌漿層單元和襯砌單元。
（4） 依次向前開挖
關(guān)注點：
（1） 為了模擬盾構(gòu)的掘進(jìn)，需要在重復(fù)的位置建立幾套共節(jié)點的單元，可利用以下語句實現(xiàn)，詳見inp文件：
*ELCOPY, OLD SET=r1, NEWSET=sr1,SHIFT NODES=0, ELEMENT SHIFT=20000；該語句將在r1單元處重疊一套單元，節(jié)點不變，單元號+20000。
（2） 本例中沒有考慮灌漿壓力，可以在灌漿層單元外表面施加灌漿壓力，方法類似于開挖面上施加壓力的做法。
展開 Abaqus-基坑開挖三維模擬-雙排樁懸臂支護(hù) ￥20
<p>通過建立三維有限元分析模型，模擬雙排樁懸臂支護(hù)基坑開挖，分析基坑變形規(guī)律，前后排樁身變形，內(nèi)力分布規(guī)律等。下圖為相應(yīng)建模及計算結(jié)果。具體分析詳見付費(fèi)附件內(nèi)容，有償進(jìn)行技術(shù)答疑，聯(lián)系QQ2317281509。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202405/attachment/5bfc244fd70e438b888a8b6cd80f0d29.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/5bfc244fd70e438b888a8b6cd80f0d29.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/5bfc244fd70e438b888a8b6cd80f0d29.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202405/attachment/5bfc244fd70e438b888a8b6cd80f0d29.png?
展開 隧道開挖三維模擬-1
1、引言
早期的隧道開挖模擬常假設(shè)為二維平面應(yīng)變問題，為了反映隧道開挖面引起的應(yīng)力松弛，學(xué)者們提出了不同的處理方式，如convergence-confinement method（或Stress relief method）（圖1），progressive softening method（圖2）, gap method（圖3）等。這些方法沒有完整體現(xiàn)開挖的三維效應(yīng)。
圖1
圖2
圖3
隧道開挖的三維模擬一般通過“step-by-step”的形式實現(xiàn)，即首先無支撐下開挖一段土體（單元移除），然后在相應(yīng)位置設(shè)置襯砌管片，然后進(jìn)行下一步開挖。近年來也有學(xué)者嘗試完整模擬真實的開挖過程，如開挖機(jī)具（盾構(gòu)）推進(jìn)、灌漿等https://doi.org/10.1002/nag.395)。本系列首先介紹step-by-step分步三維開挖模擬方法。
2、算例要點
（1）考慮彈性模量隨深度變化（Gibson地基）：利用材料參數(shù)的溫度相關(guān)性。
（2）利用蒙皮（skin）模擬襯砌。
（3）利用單元生死模擬隧道施工。
3、算例概況
該算例改編于Franzius J N. Behaviour of buildings due to tunnel inducedsubsidence[D]. Department of Civil and Enviromental Engineering. ImperialCollege of Science, Technology and Medicine. London, SW7 2BU, 2003.利用對稱性，模型如圖4所示，在地面以下30.5m開挖一個直徑4.75m的隧道，開挖沿x負(fù)向進(jìn)行。
展開 abaqus隧道開挖數(shù)值模擬
abaqus隧道開挖數(shù)值模擬
abaqus模擬二維隧道開挖對輸電塔的影響 ￥60
abaqus模擬二維隧道開挖對輸電塔的影響，模型文件
ansys隧道開挖
/clear
/units,si
/filnam,suidao
/title,jb
/prep7
et,1,beam3
mp,ex,1,21e9
r,1,0.28,1.83e-3,0.28
et,2,plane42
keyopt,2,3,2
mp,ex,2,1.3e9
mp,prxy,2,0.4
tb,dp,2
tbdata,1,2e5,27,
mp,dens,2,2200
k,1,0,0
k,2,-6.79,-2.29
k,3,-4.87,-4.30
k,4,4.87,-4.30
k,5,6.79,-2.29
k,6,7.16,0
k,7,0,7.16
k,8,-7.16,0
k,9,-71.6,-71.6
k,10,71.6,-71.6
k,11,71.6,71.6
k,12,-71.6,71.6
larc,7,8,1,7.16
larc,8,2,1,7.16
larc,2,3,1,3.27
larc,3,4,1,16.28
larc,4,5,1,3.27
larc,5,6,1,7.16
larc,6,7,1,7.16
a,8,1,6,7
a,8,2,3,4,5,6,1
a,6,7,8,12,11
a,6,11,10,4,5
a,4,10,9,3
a,3,9,12,8,2
/replot
/pnum,line,1
/pnum,area,1
lcomb,2,3
lcomb,5,6
lcomb,7,1
lcomb,8,9
numcmb,line
/replot
latt,1,1,1
lesize,1,,,20
lesize,2,,,20
lesize,3,,,20
lesize,4,,,20
lmesh,1,4,1
aatt,2,,2
lesize,6,,,20,5
lesize,7,,,20
lesize
展開 ABAQUS環(huán)形隧道開挖的施工模擬Step by Step ￥3
ABAQUS環(huán)形隧道開挖的施工模擬-01-10.pdf
基坑分層開挖錨拉樁支護(hù)數(shù)值模擬 ￥59
基坑分層開挖錨拉樁支護(hù)數(shù)值模擬技術(shù)難點總結(jié)起來如下：
1、初始地應(yīng)力平衡。不平衡的原因，往往是一開始就把錨桿嵌入地層了。
2、接觸設(shè)置。由于涉及到分層開挖，樁，預(yù)應(yīng)力錨桿，所以要設(shè)置很多接觸，這些接觸包括：樁土永久性接觸，樁土?xí)簳r性接觸。在開挖過程中，部分接觸要失效。
3、生死單元功能。模擬分層開挖。
4、預(yù)應(yīng)力錨桿嵌入土體。
5、錨桿與樁的連接。這里采用節(jié)點耦合方式處理。
6、錨桿預(yù)應(yīng)力施加。設(shè)置熱膨脹系數(shù)，采用降溫法使錨桿產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。
7、開挖與支護(hù)分析步設(shè)置。先開挖一層，設(shè)置一個分析步；然后立即對錨桿施加預(yù)應(yīng)力支護(hù)，也設(shè)置一個分析步。
圖1 基坑分層開挖支護(hù)模型
圖2 地應(yīng)力平衡時的位移
圖3 開挖第一層位移
圖4 開挖第二層位移
圖5 開挖第三層位移
圖6 開挖第四層位移
圖7 地應(yīng)力平衡時等效塑性應(yīng)變
圖8 開挖第一層等效塑性應(yīng)變
圖9 開挖第二層等效塑性應(yīng)變
圖10 開挖第三層等效塑性應(yīng)變
圖11 開挖第四層等效塑性應(yīng)變
展開 使用LS-DYNA模擬刀具對巖層的開挖過程 ￥69
1/模擬效果
效果.avi
