隧道ansys模擬的案例
ansys19.0隧道爆破模擬
帶佬們，我想問一下掃略劃分畫爆破炸藥網(wǎng)格時，出現(xiàn)了形狀限制錯誤，但又顯示劃分出來了，是什么問題啊，該怎么解決！不解決會咋樣呢！劃分整體網(wǎng)格時又沒出現(xiàn)這個
基于ANSYS某地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程數(shù)值模擬分析
【問題描述】：
某地鐵盾構(gòu)隧道管片襯砌內(nèi)徑為5.4m，外徑為D=6m，埋深為2D。從上至下，根據(jù)土層的物性參數(shù)不同將其分為3層，各層的材料參數(shù)和層厚為：
第1層：厚8m，E=3.94Mpa，v=0.35，ρ＝18.28kN/m^3
第2層（隧道所在層）：厚18m，E=20.6Mpa，v=0.3，ρ＝20.62kN/m^3
第3層：厚15m，E=500Mpa，v=0.33，ρ＝21.6kN/m^3
施工中掘削面頂進(jìn)壓力為0.3MPa，盾尾注漿壓力為0.15MPa。
試采用ANSYS模擬此過程。
【建模要點(diǎn)】：
1、建模過程充分使用對稱性建模的方便，使用到的對稱性命令為 arsym
2、網(wǎng)格劃分輔助mesh200的使用，建模思路為通過建立面，采用mesh200劃分面，拉伸面成體，從而形成實(shí)體單元。
3、注意在第2步采用面拉伸成體單元后，體單元材料屬性的重新賦值。
4、自重應(yīng)力場的求解。
5、利用重啟動以及生死單元來模擬盾構(gòu)掘進(jìn)的過程。
【建模過程】：
1、首先建立隧道附近的四分之一模型，注意網(wǎng)格的局部細(xì)分。
2、利用對稱性，建立二分之一隧道模型，并建立隧道上方和下方土體模型。
3、利用對稱性，建立整個隧道平面模型
4、利用面拉伸成體的思路，通過輔助單元建立實(shí)體單元，這里實(shí)體單元采用soild186進(jìn)行模擬。
注意拉伸時的一個額外命令的使用：
extopt,aclear,1
該命令意思也即是在拉伸完成后刪除母體單元mesh200
5、由于在拉伸時候都是默認(rèn)的材料號為1，拉伸完成后需根據(jù)不同的位置，選擇不同的土體進(jìn)行材料參數(shù)的改變。
6、約束條件的設(shè)置，本次約束取土地地面為全約束，各側(cè)邊約束為平行法向方向固定約束。頂面除四周邊界線有約束外，其余地方皆無約束。
展開 Midas-GTS NX 三維隧道施工模擬 ￥20
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</div><p>其他關(guān)于隧道模擬施工問題，數(shù)據(jù)提取分析等可交流</p>
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(shí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)的襯砌單元，在開挖后激活。
展開 隧道開挖模擬-3
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(shí)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(diǎn)：
（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(diǎn)的單元，可利用以下語句實(shí)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(diǎn)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。
（3） 本例中沒有考慮灌漿層材料的硬化，可按需要在灌漿后一定時間后（也可通過盾構(gòu)掘進(jìn)長度控制）進(jìn)行設(shè)置。
來源： 費(fèi)康
展開 錯縫隧道數(shù)值模擬想法
上圖：
梁彈簧模型
殼彈簧模型
彎矩的分布：
從上圖看不出來是用什么有限元軟件做的，但是如果是ABAQUS的話模型就非常好實(shí)現(xiàn)，建模要點(diǎn)：最主要是模擬管片接頭與環(huán)向接頭，還有地層三個方向的彈簧,通過接觸單元來定義。管片接頭與環(huán)向接頭首先定義兩兩接觸點(diǎn)，再根據(jù)具體的方向與受力特性施加彈簧，而接地彈簧也是先要通過定義點(diǎn)來完成。
等本周做出來后，貓咪老師會馬上與大家分享，敬請期待。
今天就先介紹到這，喜歡貓咪老師說的內(nèi)容的話請掃描貓咪老師的個人頭像，接受推送消息，與貓咪老師一起暢游在隧道模擬的海洋中！BYEBYE
上述內(nèi)容部分引用自：《錯縫拼裝下管片寬度對盾構(gòu)隧道力學(xué)行為的影響》 作者：官林星
《Investigation of the structural effect induced by stagger joints in segmental tunnel linings: First results from full-scale ring tests》 作者：Liu.
展開 基于FLAC3D的雙孔隧道圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析
[4] 賈曉亮.基于FLAC3D的深部巷道圍巖穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究[J].能源與環(huán)保，2017,39(6):18-22.
[5] 吳登超，楊本水，程長清.基于FLAC3D模擬隧道有無支護(hù)應(yīng)力與位移演化特征[J].四川輕化工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2021,34(4):67-73.
[6] 高攀科，徐林生，吳恒濱.隧道洞口淺埋偏壓段施工性態(tài)數(shù)值模擬分析[J].公路，2013,58(7):263-267.
[7] 雷剛.大灣溝隧道開挖順序FLAC3D數(shù)值模擬研究[J].土工基礎(chǔ)，2014,28(3):81-83.
[8] 張小波，趙光明.基于Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則的圓形巷道圍巖彈塑性分析[J].煤炭學(xué)報，2013,38(增刊1):30-37.
[9] 孔超，仇文革，章慧健，等.考慮中間主應(yīng)力對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響[J].中國鐵道科學(xué)，2015,36(4):67-71.
[10] 陳梁，茅獻(xiàn)彪.基于Drucker-Prager準(zhǔn)則的深部巷道破裂圍巖彈塑性分析[J].煤炭學(xué)報，2017,42(2):484.
[11] 孫書偉，林杭，任連偉.FLAC3D在巖土工程中的應(yīng)用[M].北京：中國水利水電出版社，2011.
文章來源：山西建筑. 2023,49(20)
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(shí)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(shí)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(diǎn)
（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
ls-dyna隧道爆破模擬
ls-dyna隧道爆破模擬
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
Dyna求解的工程爆破模擬-隧道爆破開挖
10.添加炸藥材料及空氣材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“9.給添加炸藥材料及介質(zhì)材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性”。
11.添加多物質(zhì)流固耦合
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“10.多物質(zhì)流固耦合添加”。其中MASTER組件包括空氣及炸藥組件，Sla-ve組件包括巖石及隧道組件。
12.添加無反射邊界條件
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“11.添加無反射邊界條件”。
13.導(dǎo)出模型
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“12.導(dǎo)出模型”。
14.空氣及炸藥匹配材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“13.介質(zhì)及炸藥匹配材料模型、狀態(tài)方程、及ALE屬性”。
15.提交計(jì)算
參見我的CSDN博客<Dyna求解的工程爆破模擬-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗爆>“14.提交計(jì)算”。
展開 新手模擬隧道開挖的常用幾種方法
1.作為新手，在模擬隧道方面，最開始會受《ABAQUS在巖土工程中的應(yīng)用》一書上的例子的影響，在模擬時會采取隧道圍巖和襯砌分別建立PART，然后分別定義屬性，在ASSENBLY中組裝，用TIE約束圍巖和襯砌變形。采用model change 控制圍巖開挖和襯砌加入。但由于TIE約束本身的缺陷，該方法劃分網(wǎng)格后，節(jié)點(diǎn)調(diào)整后，對于大的3D模型，求解和精度都有一些問題。
2、隨著認(rèn)知的增加，漸漸你會發(fā)現(xiàn)，其實(shí)一般隧道的模擬不是這么做的，一般是在只建立一個part，partition出襯砌和開挖塊。對于單獨(dú)襯砌建立集合和小集合后。劃分網(wǎng)格，在job模塊，write input，然后在inp文件中用elcopy對襯砌集合生成另一個節(jié)點(diǎn)號相同但是單元號不同的集合。對該集合賦予襯砌性質(zhì)。最后再采用生死單元model change。
3、采用field和temperature來變化材料性質(zhì)。這個方法很明了，就是只能采用的本構(gòu)模型比較簡單。實(shí)際模擬不好用。inp文件下次再傳。
4、采用input方法，直接導(dǎo)入模型節(jié)點(diǎn)，和各材料的單元。可以借鑒《ABAQUS在隧道與地下工程中的應(yīng)用》一書。其實(shí)該書還是不錯的。雖然很多童鞋覺得不好、但是abaqus雖然作為CAE軟件，input文件的修改和書寫還是很關(guān)鍵的能力。還是要像ANSYS一樣啃命令流呀。查閱下自帶的幫助文件。
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