地铁盾构隧道管片结构设计力学分析

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1、第1章大型有限元软件ANSYS简介　　　　　　　　　99.1管片衬砌结构力学分析过程9.1.1前处理确定分析标题。/TITLE,MechanicalanalysisonsegmentliningofshieldtunnelinMetro!分析标题/NOPR!菜单过滤设置/PMETH,OFF,0KEYW,PR_SET,1KEYW,PR_STRUC,1!保留结构分析部分菜单/COM,/COM,PreferencesforGUIfilteringhavebeensettodisplay:/COM,Structural

2、1．材料、实常数和单元类型定义/PREP7!进入前处理器ET,1,BEAM3!设置梁单元类型，模拟管片衬砌ET,2,COMBIN14!设置弹簧单元类型，模拟衬砌与地层相互作用R,1,0.3,0.00225,0.3,,,,!设置梁单元几何常数，单位为mR,2,30e6,,,!设置弹簧单元几何常数，单位为PaMPTEMP,,,,,,,,!设置材料模型MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,34.5e9!输入弹性模量，单位为PaMPDATA,PRXY,1,,0.2!输入泊松比MPTEMP,,,,,,,,!设置材

3、料模型MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,,2500!输入密度，单位为kgSAVE!保存数据库2．建立几何模型（1）创建关键点。K,100,0,0,0,!通过编号和坐标创建关键点，圆心位置K,1,0.5925,2.7877,0,K,2,-0.5925,2.7877,0,K,3,2.7105,0.8807,0,K,4,-2.7105,0.8807,0,K,5,1.6752,-2.3057,0,K,6,-1.6752,-2.3057,0,!以上6个关键点为管片环向接头位置SAVE!保存数据（2）创建盾构

4、隧道轮廓线。Larc,1,2,100,2.85!通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧第1章大型有限元软件ANSYS简介　　　　　　　　　9Larc,2,4,100,2.85Larc,4,6,100,2.85Larc,6,5,100,2.85Larc,5,3,100,2.85Larc,3,1,100,2.85!以上为盾构隧道轮廓线的绘制SAVE!保存数据1．4.创建弹簧节点所在的轮廓线（1）创建关键点。K,11,0.7277,3.4235,0,!通过编号和坐标创建关键点K,12,-0.7277,3.423

5、5,0,K,13,3.3287,1.0816,0,K,14,-3.3287,1.0816,0,K,15,2.0572,-2.8316,0,K,16,-2.0572,-2.8316,0,!以上6点对应管片接头，只是半径更大了SAVE!保存数据（2）创建左右隧道弹簧节点轮廓线。Larc,11,12,100,3.5!通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧Larc,12,14,100,3.5Larc,14,16,100,3.5Larc,16,15,100,3.5Larc,15,13,100,3.5Larc,13,

6、11,100,3.5!以上为盾构隧道弹簧外节点轮廓绘制，如图9-6所示SAVE!保存数据2．单元网格划分（1）设置单元大小，每6度为一单元，共60个单元，如图9-7所示。lsel,s,,,1,7,6!选择线1和7LESIZE,all,,,4,,,,,1!设置单元大小,所有选择的线被划分成4个单元Allsel!选择所有元素lsel,s,,,2,8,6!选择线2和8lsel,a,,,6,12,6!再选择线6和12LESIZE,all,,,10,,,,,1!设置单元大小,所有选择的线被划分成10个单元Allsells

7、el,s,,,3,5,1!选择线3到5lsel,a,,,9,11,1!再选择线9和11LESIZE,all,,,12,,,,,1!设置单元大小,所有选择的线被划分成12个单元Allsel!选择所有元素/PNUM,LINE,1!显示线/PNUM,ELEM,0!显示编号/REPLOT!重新显示Lplot!显示线SAVE!保存数据（2）划分单元，其单元图如图9-8所示。第1章大型有限元软件ANSYS简介　　　　　　　　　9TYPE,1!设置将要创建单元的类型，二次衬砌MAT,1!设置将要创建单元的材料REAL,1!设

8、置将要创建单元的几何常数lmesh,all!对所有的线进行单元划分SAVE!保存数据（3）创建弹簧单元，加了弹簧单元的单元网格如图9-9所示。TYPE,2!设置将要创建单元的类型MAT,1!设置将要创建单元的材料REAL,2!设置将要创建单元的几何常数E,1,61!通过单元的两个节点创建弹簧单元……!依次继续直到所有的弹簧单元创建完成，其节点的编号如图9-10所示。TYPE,1!设置将