受水压力和土壤压力隧道断面位移及应力有限元设计

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目录
1 问题阐述 3
2 题目分析 3
2.1计算分析模型图 3
2.2隧道参数设定 3
操作步骤 4
3 定义单元类型和材料属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.1.设置计算类型 4
3.2.选择单元类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.3 设置材料属性 4
4.创建几何模型 6
4.1创建节点 5
4.2 生成隧道截面 5
5 产生网格 6
5.1进行网格划分 6
6 施加载荷 7
6.1 边界约束 7
6.2 压力载荷 7
7求解 9
7.1 进行求解 9
8 观察结果 9
8.1 处理结果 9
8.2绘制位移云图 9
8.3绘制von Mises等效应力云图 10
8.4节点数和单元数 10
8.5 8节点的应力与位移云图 . . . . . . . . . . . . . . . . .11
8.6 4节点的应力与位移云图如下. . . . . . . . . . . . . . 12
9 结果分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
10 方案比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
11 结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
退出程序 14
心得体会 15
参考文献 16

1 问题阐述：
图1所示为一隧道断面，其内受均布水压力q，外受土壤均布压力p；试采用不同单元计算断面内的位移及应力。

图 1
2 题目分析：
2.1计算分析模型如图2所示：
图2
由于隧道沿长度方向的尺寸远远大于隧道的直径，这是属于应变问题，然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。

2.2隧道的参数设定：
隧道材料参数：45号钢；弹性模量E=210Gpa；泊松比v=0.26。
隧道内部受均匀水压力q 外部受土壤压力p 。
在此题中由于我分析的需要，第一种情况：当q 取55Mpa时， p 取70Mpa
第二种情况: 当q 取70Mpa时，p 取55Mpa。
外圈直径：1m 内圈直径：0.6m
在这里安全系数取 4 ，45号钢的屈服极限为353Mpa
操作步骤：
进入ANSYS
在E盘建立一名为15的文件夹，工作文件名为suidao。然后运行
开始——>程序——>ANSYS11.0.0——> Ansys Product Launcher
→file Management →select Working Directory:E:\suidao，input job name: suidao→Run

3 定义单元类型和材料属性：
3.1.设置计算类型： ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK
3.2.选择单元类型： 执行ANSYS Main Menu→Preprocessor
→Element Type→Add/Edit/Delete
→Add →select Solid Quad 8node 82
→apply →Option → Plane strain →OK→Close
如图3所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。...