大壩穩(wěn)定分析ansys
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
大壩穩(wěn)定分析ansys的實(shí)例教程
采用ANSYS有限元強(qiáng)度折減方法對(duì)滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行求解，通過(guò)有限元強(qiáng)度折減方法對(duì)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(duì)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(guó)科學(xué)家Zienkiewicz提出的，是通過(guò)不斷提高強(qiáng)度折減系數(shù)來(lái)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(chǔ)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(duì)模型進(jìn)行模態(tài)分析求解，來(lái)獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數(shù)，然后再對(duì)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(kāi) 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(chǎng)來(lái)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柱子穩(wěn)定分析算例
! Example of geometry nonlinear analysis in ANSYS
! 要點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力，特征值屈曲，添加初始缺陷，幾何非線性分析
! 作者: 陸新征，清華大學(xué)土木系
! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University
! last revised: 2003.2.
[Money=10]
!
finish
/CLEAR
/UNITS,SI
/PREP7
!*
FORCE=100
OFFSET=0.1 !初始缺陷為0.1
! 建立模型
ET,1,BEAM4
ET,2,LINK10
R,1,0.1*0.12,0.12*0.1**3/12,0.1*0.12**3/12,0.12,0.1, ,
R,2,0.002*0.002,2e-3, !
展開(kāi) 解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結(jié)構(gòu)剛度的大小。
對(duì)于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認(rèn)為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個(gè)主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計(jì)算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算的較大誤差，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的幾何可變性——忽略小剛度構(gòu)件的剛度貢獻(xiàn)。 如出現(xiàn)上述的結(jié)構(gòu)，要分析它，就得降低剛度很大的構(gòu)件單元的剛度，可以加細(xì)網(wǎng)格劃分，或著改用高階單元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。構(gòu)件的連接形式（剛接或鉸接）等也可能影響到結(jié)構(gòu)的剛度。
2線性算法（求解器）。
ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預(yù)共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強(qiáng)大的算法，一般默認(rèn)即為稀疏矩陣法（除了子結(jié)構(gòu)計(jì)算默認(rèn)波前法外）。預(yù)共軛梯度法對(duì)于3-D實(shí)體結(jié)構(gòu)而言是最優(yōu)的算法，但當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時(shí)，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結(jié)構(gòu)，SHELL單元結(jié)構(gòu)，或以此為主的含3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用預(yù)共軛梯度法；
3）、當(dāng)你的結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時(shí)，用稀疏矩陣法；
4）、當(dāng)你不知道用什么時(shí)，可用稀疏矩陣法。
展開(kāi) 下面來(lái)大致描述ANSYS邊坡應(yīng)用實(shí)例
ANSYS邊坡穩(wěn)定性分析一般分以下幾個(gè)步驟：
①創(chuàng)建物理環(huán)境；②建立模型，劃分網(wǎng)格，對(duì)模型的不同區(qū)域賦予特性
③加邊界條件和載荷；④求解；⑤后處理（查看計(jì)算結(jié)果）
巖土高邊坡模型與網(wǎng)格劃分
邊坡圍巖材料參數(shù)
表1 邊坡模型圍巖參數(shù)
類別
彈性模量/GPa
泊松比
容重/
內(nèi)聚力
/MPa
摩擦角
（。）
圍巖1（彈塑性）
10
0.30
2645
0.8
32
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(lái)實(shí)現(xiàn)。首先選取初始折減系數(shù)F，然后對(duì)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式（1）和式（2）。
強(qiáng)度折減系數(shù)F=1.0時(shí)計(jì)算結(jié)果分析
X方向變形云圖
整體位移矢量云圖
強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.2時(shí)計(jì)算結(jié)果分析
強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.24時(shí)計(jì)算結(jié)果分析
強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.28時(shí)計(jì)算結(jié)果分析----求解不收斂，說(shuō)明此時(shí)邊坡發(fā)生失穩(wěn)。
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采用ANSYS有限元強(qiáng)度折減方法對(duì)滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行求解，通過(guò)有限元強(qiáng)度折減方法對(duì)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(duì)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(guó)科學(xué)家Zienkiewicz提出的，是通過(guò)不斷提高強(qiáng)度折減系數(shù)來(lái)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，
解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結(jié)構(gòu)剛度的大小。
對(duì)于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認(rèn)為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個(gè)主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計(jì)算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算的較大誤差
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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(kāi)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(chǎng)、滲流場(chǎng)、地質(zhì)構(gòu)造地應(yīng)力等
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(kāi)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(kāi)挖施工所形成的斜坡也稱為邊坡；這些對(duì)應(yīng)工程就稱為邊坡工程。
對(duì)邊坡工程進(jìn)行地質(zhì)分類時(shí)，考慮了下述各點(diǎn)
“Ansys workbench結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算與非線性分析”高級(jí)培訓(xùn)
一、課程背景：
ANSYS軟件因其領(lǐng)先的“虛擬樣機(jī)”理念和技術(shù)、強(qiáng)大的功能和便捷的操作，迅速發(fā)展成為CAE領(lǐng)域中使用范圍最廣、應(yīng)用行業(yè)最多的數(shù)值仿真工具，占據(jù)了全球該CAE分析領(lǐng)域的大部分市場(chǎng)份額，被廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車、兵器、船舶、電子、工程設(shè)備、重型機(jī)械、交通、土建及水利工程等行業(yè)，眾多國(guó)際化大型公司
導(dǎo)讀：掌握壓桿不同約束條件的施加和特征值屈曲分析方法，臨界載荷等于施加的載荷乘以特征值。
一、模型演示
以下模型實(shí)驗(yàn)演示了不同邊界條件下受壓桿件的屈曲現(xiàn)象和對(duì)應(yīng)的屈曲變形。實(shí)驗(yàn)中采用塑料尺來(lái)模擬桿件，我們可以感受到使塑料尺發(fā)生屈曲時(shí)所需力的大小。
(1)將塑料尺的一端置于桌面上，另一端用手掌加以固定，下壓塑料尺的頂部并逐步增加壓力，直尺會(huì)突然產(chǎn)生如圖a所示的側(cè)向變形。進(jìn)一步增加壓力，
基于ANSYS某單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析
注：此文核心內(nèi)容非水哥原創(chuàng)，水哥只做部分語(yǔ)言美化與校核工作，出于私密性要求，本文不提供命令流學(xué)習(xí)。
所謂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其實(shí)是指由一種桿件組成的曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，也可以看成是曲面的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的固有特性。因而其具有結(jié)構(gòu)形式多樣，跨度大，質(zhì)量輕，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛用于建筑工程中。以下工程皆為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)
最近看到不少朋友在問(wèn)這個(gè)方面的問(wèn)題，我現(xiàn)在把我過(guò)去幾個(gè)月做的工程實(shí)例貢獻(xiàn)出來(lái)，與大家共享。
（1）從CAD圖獲取等高線點(diǎn)的數(shù)據(jù)
這個(gè)過(guò)程我是采用捕捉點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)的方式，不過(guò)是用軟件實(shí)現(xiàn)的，否則手工操作十分費(fèi)事。這樣的軟件在論壇上的ANSYS版塊已經(jīng)有了。有時(shí)候，CAD圖也并非全有三維信息，不過(guò)只要知道二維信息，輔之以高程，就可以了，這個(gè)工作量不大。將得到的點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入到EXCEL中進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為下面的格式
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(chǎng)來(lái)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
