水工隧洞施工及运行的ANSYS摹拟

水工隧洞施工及运行的ANSYS模拟4.1数值模拟对象4.2有限元建模4.2.1单元定义和材料定义4.2.2实体建模4.2.3网格划分4.2.4边界条件和初始条件4.3水工隧洞施工过程模拟4.3.1初始状态模拟4.3.2毛洞开挖工况模拟4.3.3毛洞支护工况模拟4.3.4计算结果查看及处理4.4水工隧洞运行期模拟4.4.1运行期内水压力的模拟4.4.2运行期外水压力的模拟水工隧洞施工及运行的ANSYS模拟由于ANSYS在水利工程中应用面广，可以广泛用于水利工程的各个专业领域中，包括水工隧洞、地下厂房、高边坡、重力坝、拱坝、截流堰等水工结构；水轮机组的动力分析；水文预测以及高速水力学等。基于对ANSYS基本操作的进一步熟悉，并建立对水工结构ANSYS分析的概念，本章以一个典型水工隧洞的开挖过程为例，简单介绍ANSYS在水利工程中的应用，并以此作为初学者的入门实例。数值模拟对象屯对于敢实际仇工程黎而言缓，对递所要辛数值棋模拟激对象尖的熟规悉程符度是留进行宋有效制的愤AN忍SY塔S圣建模施和正们确进吸行有游限元谋分析标的基友础，趋熟悉羞的内捉容主缓要包汪括：疫研究富对象蕉地形兽地质辆条件最（不践同的援地质肠分层唯、断葵层、孝节理荣、裂欠隙等集）兽、地遣层及检结构炮的物刚理力熟学参汽数（中如果指涉及搅到渗柏流分愤析或婚温度倦分析裳，则覆还需绞要水她力学柴参数制和热派力学侨参数兆等）幻、纵知横剖柏面、减水文卷条件盈以及洋荷载嗽条件启等，础以及走工程涛的施基工脊工夺法，丹工序锦安排舅等，凭从而垃为有撇限元琴的建份模提秀供前很提条陵件。决需要现注意错的是与，作叨为有软限元披数值顿模拟纠，只目是对圈实际复工程次的高纠度近岭似，雅换句碰话说尖，不买可能扩达到规百分草之百枝的相踪同。牲因此万，对竹实际兴工程萌需要本进行值一定初的简岩化，铲否则永是无丹法、踏也不改可能捧进行塔数值那模拟竿的。竿图瓜4-仪1截水工叛隧道井的简旺单实磁例值问题妄描述揭：以剂一个肝简单习隧洞北为例贴，隧酿洞内销径蓄6m甩，衬震砌厚津40档cm碎，地洞层均蹦质，控隧洞似进行经全断浓面开统挖，本开挖刘后进荷行一肃次性兄衬砌临支护谢。手问题匙抽象躁：从脂描述淋中可忘以分久析，电分析周为平呢面应暮变问秆题，乡问题恩中涉验及两定种材置料（瞎岩石窝和混阳凝土委衬砌定），牵研究蚁区域磁根据金一定迟的规葵则选驳取为炒10千0m壁×锻10著0m村（在壤后面嘱的章穗节中挂进行钟介绍肿）矩兴形区脂域，笨工程起分析退过程惠分为每3宜步，浑即初悟始状爱态五>柜毛洞健开挖肠>袭支护瞎。币有限沸元建豪模封启动猫AN什SY违S孤Pr尼od兰uc水t召La雄uc房he稠r刺，定徐义好址工作郑目录缓和文跃件名亦称。许建议命不同帖的工鲁程建疑立不争同的懂工作货目录太，文揭件名质称尽命量取蔬与工德程名溉称相派关且里最好筋包含火日期壁信息迎，以虎便日炭后对同计算疏过程炊的回爬顾和滑再利钟用。氧如目枕录取搭为漫Sh概ui籍go呈ng醒，文蹄件名搬取为位Tu沿nn肺el南06姿08伯24准，如御图身4-冲2辽。然脾后运粘行笑Ru粉n仍（如字目录徒不存柜在，跑则会惠弹出挂对话欣框提绳示，咱直接完点击病确定刃，则揪在相苍应位亡置新料建，功若已娇存在谅，则胸点击拔Br宪ow议se哈去选拳取，宅文件集名同找样如听此）白，进胸入炉AN踏SY衰S芽主操乱作界倡面。酬图民4-真2捕工作服目录贺和文蔽件名少的定浅义兰单元棍定义开和材眨料定纤义纤1迎．单句元定任义狼从前焰面分咸析中刚可以身看出乓，本镜次分赚析为令平面腰应变膛问题客，单彻元形锹式为痒平面身应变破单元洞。则目单元复的定墙义过匹程如怕下：渡进入扫前处艘理状金态瞒Pr墙ep逆ro雪ce途ss与or回（在之完成蜜网格腐划分抬前都超不用缩退出堵前处畏理器怨）；巧点击庙El饲em身en稻t饲Ty呜pe壁>A蛛dd端/e腊di速t/放de习le剂t郊，弹恶出淋El巩em港en寸t共Ty蓄pe僚对话框框（还图拍4-强3烫）。富图岩4-政3舌El被em蹄en耀t析Ty江pe键对话欢框姻图腹4-再4际El反em低en不t妄Ty漂pe锅对话背框戚点击钓增加世单元介按钮镰Ad殃d壁，弹劫出蝶单元概类型猎库届对话格框泪Li熄br蕉ar蜓y以of面E洗le拣me况nt鼻T轿yp陪e贝（图宅4-此4敞）。概在左抚侧绩A谣框中系选择慌So嫁li吨d砖，对难应在闭左侧晴B症框中涌选择执Qu徐ad伯4腹no蓄de网4筹2奸类型挺，即处为平莲面四给边形叛单元脂，单币元编盘号默伍认为蚕1桌，点厅击闸Ok罪退出柿，则摆在仙El杜em死en淡t下Ty努pe斤对话伙框中花显示左已定尾义的稿单元团Pl父an仗e烤42多（图近4-们5抛）。恳图酷4-刷5鼠平面闻单元匀的选因取殊图防4-佳6鞠已定献义的黑平面榆单元撕Pl株an扇e4祝2岸平面原应变别的定追义。档一般陵来说紧，如Pl搏an衡e4找2葡默认治为平罚面应戒力单坑元，蛙因此波需要蚊对其调进行吊修改套。房点击狸图妙4-机6弹中选尽项按止钮矮Op扫ti临on脑s钱…嫂，弹彼出对蓝话框聪（图老4-伙7法），夹在困A婚框考K3荣的下舞拉菜吩单中占选择残Pl嗽an念e悄st等ai医n扶项，薄在民B茧框悬K5溉项选下择构In立te竟gr枝at材io杰n鹿pt弟s据，点假击晶Ok作确定哗，退念出到幅图胁4-添6弹状态滑。锤图终4-气7作平面宇应变妄的定胳义商点击臂Cl润os雨e拜，完因成单晶元定秒义。脊2屿．材崭料定络义膏从其4.春1蠢中分建析可秘知，贤整个睡分析出中涉蒸及到戒2阶种材高料，船即围脏岩体笋和衬镰砌混幸凝土确（均绪假定刚为各怖向同钞性材亭料）苏。因鲁此需彼在幅AN祖SY只S桌中定湿义匹2同种材秃料，摸定义那过程帖如下肌：嘴点击庄Ma哨te育ri让al摊P脂ro挽ps堪>M艘at纺er僵ia造l康Mo搁de幼ls积，弹灿出材图料模株型行化为定守义框惯De牛fi品ne乓M叮at杠er炕ia替l革mo陷de薄l盗be舱ha曾vi独or洞（图抖4-耻8和），谦左侧缎列表服中默结认一吸种未吩定义哑参数孟的材亮料，司这里态定义吹为岩泡石材灿料，晒编号亿1召。备图访4-皮8态材料数模型挽行为珍定义退框屈双击只右侧式框内违的虽St爷ru阅ct裤ur搂al它（结拨构）雄>L评in迹ea雨r莲（线下性）希>E胁la殖st吃ic秒（弹抄性）都>I奏so甲tr丹op块ic哨（各蛮向同蠢性）炭，弹岸出对亿于材地料腰1巴的线饰性各磁向同熔性材拒料性惠质的帽定义宽框（准图施4-谁9斥）。础图汽4-垄9波材料走性质妹定义蛮在健EX坊框（级弹性厘模量宵）框役中输常入晚4e畏9名（单穗位为第Pa弊），衡Pr都xy您（泊甘松比协）框标中输却入鸭0.罩25恭，点婚击火OK酱确定传，退捎回图犁4-钱8说状态思，则胁左侧消框中说出现届线性疾各向驳同性指性质书项（叹图哥4-仇10杀）；逗图港4-杏10茫我已定旁义的铲线性牌各向济同性效性质御项搁点击估图易4-姨10夏右侧村框中腥的密雷度项山De协ns侄it怎y剧，弹凑出对赶话框缎密度遭定义盯对话玩框，钱输入蒸24蹈00份。衔图馒4-山11吼顿密度筝的定浅义眼（通培过以华上吗1-吗4甩步则凤定义使了材汽料坊1妻线弹悔性分遍析所偷需的玩参数校，图乔4-哪12皆）枯图扯4-慎12苏亩已定剖义的坟材料凯1揉参数粥定义土材料剃2腾（混列凝土每衬砌岭）的唐参数棋。在河图终4-栋12态中点子击材卸料续Ma铁te刷ri弟al扩>N如ew洋m桶od旷el勺（新角建材林料）厌，则渗左侧诚框中零出现侧Ma策te稿ri曾al纤M南od货el材N翁um碗be肺r叙2泥，重果复（遣1遍）～男（典4伟），张定义班材料终2被的参秃数为绣Ex寿=2藏e1坐0刮，签Pr杜xy厅=0沟.1牌67硬，枝De汤ns身=2隙50歌0墙。图糟4-悠13雅。银图记4-碌13振摘材料劫2泊（衬愁砌混梯凝土巴）参搏数的补定义勒在图梦4-犁12丝中点夸击材占料提Ma礼te衰ri砖al察>E昌xi笔t答退出移材料菠定义趋，点锐击矿或淹进行污保存懂。反通过叮以上台步骤哄，则弃定义疗了所习需的店材料惭，若驼有更游多材查料，尾则重员复以杨上步纠骤即俩可，理需要牙注意泛的是愤，不圾同的抬分析聚（弹倡性分胡析，等弹塑萍性分抵析，栗蠕变联分析汁，动住力分贤析）船所需脖的参花数是肠不同塞的。茶实体或建模誓所谓双实体泥建模叼，就笼是对殊通过便创建沫点、乏线、区面的牺方式介，在念AN枕SY捏S径实际蔑反映绒研究败对象士的体虽形特怀征，印从而勒建立魄网格俩划分挑的基料础。泛本实赶例的逗最终口实体聋模型心包括俯围岩秤区域亮、衬谎砌区拿域（陵开挖纱后要兼回填限）、面开挖侮区域猜（不富回填押，形湾成隧贷洞）且三个邮区域景，在同实体旬上表测现为陷面魄Ar割ea卖。建希立面铺有两文种方哑式，秒一是记通过搅生成把点生悄成线沾，再跟由线颤生成锄面，仰二是吸直接消通过释AN揭SY倾S趋工具慨生成崇面。运1胞．通悔过点辈、线挖生成对面码建模暗过程兴：会（死1乖）生智成关喝键点狸点击堡Mo涨de毅ll细in舟g康>C寄re帽at绩e>枝Ke烂yp蝶oi绝nt扎s手>I坡n藏Ac处ti夜ve辉C括s胶（通开过输删入坐呀标直烘接生汪成关守键点辰），璃弹出悦对话喂框（县图片4-砍14受）。伞其中沾第一滔行为捐关键姨点编凯号，的不输少则按库顺序裤系统辜自动缘进行回编号键，第阀二行骄为三庙个方浮向坐屑标值弃，平仁面问死题时愉则扒Z驱值不忍输。艰按上栏述方北法依捷次创供建点收（喝-5命0,稀-5筑0贩），妖（筛50哗,-费50珍），绍（屿50抱,5龟0汪）和虹（垮-5态0,裙50肃），喘完成庆四个骑关键弊点的液创建丸，则上工作桌面出在现艳4稼个关羞键点秧（图溪4-顾15沸）。盈图臂4-锦14义拥关键养点的咏创建抵图地4-朱15质纸已创扩建的久关键败点义（美2坛）由砌点生挽成线宁点击剂Mo仇de篇ll黎in颈g衣>C造re搁at申e>能Li腔ne挨s>敬Li垫ne眉s>省St叠ra倍ig虹ht秀L悄in春e火（通妄过关赔键点矛创建警直线垫）。眉弹出匠选点亏建线深对话锻框仓Cr辩ea邻t伤S勿tr唉ai的gh径t讯Li膏ne益（图袭4-森16涛）。奥先连散接关辛键点钟1拆和关株键号2妖。鼠晒标依旷次点孤击盼1程点和恭2今点，滨则生认成线院1毛（自夕动按均顺序裤编号畅为策1滑），葡按此为方法拦，可蜡以连妻接点含2派和做3萌、贞3避和满4巩，带4贷和烈1迹，依磨次生洗成线乡2且～悦4抬（图哲4-换17妇）。即图夺4-冰16寿里创建错直线迎对话员框消图搏4-滋17想抱创建犹直线耀（扑3慈）由柱线生真成面特点击判Mo暴de遥li卫ng撤>C兵re迈at深e>榆Ar产ea间s>韵Ar虏bi辽tr桌ar陪y>煎By弦L铸in上es贝（通它过等线创窑建面旦）。饱弹出私Cr割ea灿t详A承re扬a俘by口L厚in去es孝（图苍4-疑18阻）。遇依次员点击欢线第1色、控2撑、专3莫、浇4轰，点枯击览OK助，则借形成婆一个元矩形讯面（旷图嗓4-骆19熔）。辈图批4-册18誉录创建钻直线娃对话塔框粗图足4-箩19牙奇创建添面齿（尝4冠）创苹建隧剑洞及俗衬砌影由于膏隧洞咳及衬态砌为掠圆形赵/蛋圆环轮形，测可以搭通过冻AN蒸SY沃S跌的工奋具直搞接创妹建，慰再通饲过布栏尔运住算对孤圆进艇行蒜操作榆，生书成开挑挖区霸、衬聋砌及津围岩勇区。呆具体窗操作峰如下浴：竟点击绢Mo挽de后li姐ng遗>C盲re绪at剑e>由Ar炊ea拣s>胀Ci剧rc什le合（圆讨形）类>S黄ol眯id耽C奥ir施cl奥e务（实管体圆雷），芳弹出抱实体取圆面做创建御框（渔图矩4-苏20际），剪图中勒的三壶个输筝入框袋中，晃WP贿X踩和扬WP览Y躲为圆侦心位度置（的不输土值时旱，默肯认圆丈心位雅置在糊整体糖坐标拣系的摇原点上；若透圆心纠位置呢不在奴整体仁坐标总系硬原点饮，则今需通垒过移袄动工议作平趁面来片实现累圆心秆位置逼的确追定）死。像这里奴，隧港洞内阵径为刘6m学，外才径为框6.依4m陷。在贫图率4-偿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