地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析-ANSYS命令流

PAGE44隧道及地下工程ANSYS实例分析第1章大型有限元软件ANSYS简介PAGE2模型的建立/TITLE，3DanalysisonshieldtunnelinMetro!确定分析标题/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材料、实常数和单元类型定义/clear !更新数据库/prep7 !进入前处理器et,1,solid45 !设置单元类型et,2,mesh200,6save !保持数据（2）定义模型中的材料参数。!土体材料参数mp,ex,1,3.94e6 !地表层土弹性模量mp,prxy,1,0.35 !地表层土泊松比mp,dens,1,1828 !地表层土密度mp,ex,2,20.6e6 !盾构隧道所在地层参数mp,prxy,2,0.30mp,dens,2,2160mp,ex,3,500e6 !基岩地层参数mp,prxy,3,0.33mp,dens,3,2160!管片材料参数，管片衬砌按各向同性计算mp,ex,4,27.6e9 !管片衬砌弹性模量mp,prxy,4,0.2 !管片衬砌泊松比mp,dens,4,2500 !管片衬砌密度!注浆层，参数按水泥土取值mp,ex,5,1e9 !注浆层弹性模量mp,prxy,5,0.2 !注浆层泊松比mp,dens,5,2100 !注浆层密度save !保持数据建立平面内模型并划分单元（1）在隧道中心线定义局部坐标，便于后来的实体选取。local,11,0,0,0,0 !局部笛卡儿坐标local,12,1,0,0,0 !局部极坐标csys,11 !将当前坐标转换为局部坐标wpcsys,-1 !同时将工作平面转换到局坐标cyl4,,,,,2.7,90 !画部分圆半径为2.7cyl4,0,0,2.7,0,3,90 !画管片层部分圆cyl4,0,0,3,0,3.2,90 !画注浆层部分圆rectng,0,4.5,0,4.5 !画外边界矩形aovlap,all !做面递加nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号rectng,4.5,31.5,0,4.5 !画矩形面nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号save !保持数据（2）划分单元，如图10-1所示。meshkey,1 !选择划分方式为映射划分type,2 !采用Mesh200进行平面内的单元划分lesize,1,,,6 !对线设置单元数lesize,2,,,6lesize,3,,,6amesh,1 !对面1划分单元lesize,4,,,6 !对线设置单元数lesize,8,,,2lesize,9,,,2amesh,2 !对面2划分单元lesize,5,,,6 !对线设置单元数lesize,10,,,1lesize,11,,,1amesh,3 !对面3划分单元lesize,12,,,3 !对线设置单元数lesize,13,,,3lesize,6,,,3lesize,7,,,3lesize,14,,,8,2lesize,16,,,8,0.5amap,4,7,6,8,10 !对面4采用MAP方式划分单元amap,5,9,8,11,12 !对面4采用MAP方式划分单元save !保持数据（3）利用对称性划分单元得到下半部分模型，如图10-2所示。（2）自重应力场后处理。/POST1 !进入后处理器PLNSOL,S,Y,0,1 !SY应力图如图10-8所示PLNSOL,U,Y,0,1 !UY位移图如图10-9所示加载与自重应力场求解第1步开挖模拟分析（1）第1步开挖中第1个计算步的命令流。/solu !进入求解器antype,,rest !设定分析类型为重启动分析，重启动点默认为上次求解结束时time,2 !设定时间步AUTOTS,1 !自动增加计算步DELTIM,0.1,0.001,0.2,1 !时间步选项设置csys,12 !将当前坐标变为前面自定义的极座标wpcsys,-1vsel,s,loc,x,0,3.2 !选择体vsel,r,loc,z,0,-3 !再选择体eslv,s !选择单元ekill,all !杀死开挖土体单元，包括核心图、管片层、注浆层asel,s,loc,x,0,3.19 !选择面asel,r,loc,z,-3SFA,all,1,PRES,0.3e6 !施加掌子面顶进压力asel,s,loc,x,3.2 !选择面asel,r,loc,z,0,-2.9SFA,all,1,PRES,0.15e6 !施加注浆压力allsel,all !选择所有元素solve !求解save !存储数据库finish !返回上一主菜单（2）第1步开挖中第1个计算步的命令流。/solu !进入求解器antype,,rest !重新启动time,3 !第三次计算AUTOTS,1DELTIM,0.1,0.001,0.2,1csys,12 !改变坐标系wpcsys,-1 !改变工作坐标系vsel,s,loc,x,0,2 !选择体vsel,r,loc,z,0,-3eslv,s !选择单元ekill,all !杀死核心土单元vsel,s,loc,x,2,2.3 !选择体vsel,r,loc,z,0,-3eslv,s !选择单元mpchg,4,all !改变管片单元材料参数vsel,s,loc,x,2.3,2.7 !选择体vsel,r,loc,z,0,-3eslv,s !选择单元mpchg,5,all !改变注浆层材料参数asel,s,loc,x,0,3.19 !选择面asel,r,loc,z,-3SFA,all,1,PRES,0.3e6 !在面上施加压力asel,s,loc,x,3.2asel,r,loc,z,0,-2.9SFA,all,1,PRES,0 !取消注浆压力allsel,all !选择所有元素solve !求解save !保存数据库finish !返回上一层主菜单开挖循环MAC文件的编写（1）将第1步开挖，第1个计算步中的命令流改写为以step（开挖步）为参数的命令流形式，并将其文件名命为Constr1.mac。!*************************************Constr1.mac*****************************time,2*stepAUTOTS,1DELTIM,0.1,0.001,0.2,1csys,12wpcsys,-1vsel,s,loc,x,0,2vsel,r,loc,z,0,-3*(step-1)eslv,sekill,allvsel,s,loc,x,2,2.3vsel,r,loc,z,0,-3*(step-1)eslv,smpchg,4,allvsel,s,loc,x,2.3,2.7vsel,r,loc,z,0,-3*(step-1)eslv,smpchg,5,allvsel,s,loc,x,0,3.2vsel,r,loc,z,-3*(step-1),-3*stepeslv,sekill,allasel,s,loc,x,0,3.19asel,r,loc,z,-3*(step-1)SFA,all,1,PRES,0e6asel,s,loc,x,0,3.19asel,r,loc,z,-3*stepSFA,all,1,PRES,0.3e6asel,s,loc,x,3.2asel,r,loc,z,-3*(step-1)-0.1,-3*step+0.1SFA,all,1,PRES,0.15e6allsel,allsolvesave（2）将第1步开挖，第2个计算步中的命令流改也写为以step（开挖步）为参数的命令流形式，并将其文件名命为Constr2.mac，代码如下：!**********************Constr2.mac********************************************time,2*step+1AUTOTS,1DELTIM,0.1,0.001,0.2,1csys,12wpcsys,-1vsel,s,loc,x,0,2vsel,r,loc,z,0,-3*stepeslv,sekill,allvsel,s,loc,x,2,2.3vsel,r,loc,z,0,-3*stepeslv,smpchg,4,allvsel,s,loc,x,2.3,2.7vsel,r,loc,z,0,-3*stepeslv,smpchg,5,allasel,s,loc,x,0,3.19asel,r,loc,z,-3*stepSFA,all,1,PRES,0.3e6asel,s,loc,x,3.2asel,r,loc,z,-3*(step-1)-0.1,-3*step+0.1SFA,all,1,PRES,0allsel,allsolvesave第2步到第13步的开挖模拟分析（1）第2步开挖模拟分析，!以下的中文说明也与第一步开挖一致，在此省去。/soluantype,,reststep=2Constr1.mac/soluantype,,reststep=2Constr2.mac（2）第3步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=3Constr1.mac/soluantype,,reststep=3Constr2.mac（3）第4步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=4Constr1.mac/soluantype,,reststep=4Constr2.mac（4）第5步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=5Constr1.mac/soluantype,,reststep=5Constr2.mac（5）第6步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=6Constr1.mac/soluantype,,reststep=6Constr2.mac（6）第7步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=7Constr1.mac/soluantype,,reststep=7Constr2.mac（7）第8步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=8Constr1.mac/soluantype,,reststep=8Constr2.mac（8）第9步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=9Constr1.mac/soluantype,,reststep=9Constr2.mac（9）第10步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=10Constr1.mac/soluantype,,reststep=10Constr2.mac（10）第11步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=11Constr1.mac/soluantype,,reststep=11Constr2.mac（11）第12步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=12Constr1.mac/soluantype,,reststep=12Constr2.mac（12）第13步开挖模拟分析。/soluantype,,reststep=13time,2*stepAUTOTS,1DELTIM,0.1,0.001,0.2,1csys,12wpcsys,-1vsel,s,loc,x,0,2vsel,r,loc,z,0,-3*(step-1)eslv,sekill,allvsel,s,loc,x,2,2.3vsel,r,loc,z,0,-3*(step-1)eslv,smpchg,4,allvsel,s,loc,x,2.3,2.7vsel,r,loc,z,0,-3*(step-1)eslv,smpchg,5,allvsel,s,loc,x,0,3.2vsel,r,loc,z,-3*(step-1),-60eslv,sekill,allasel,s,loc,x,0,3.19asel,r,loc,z,-3*(step-1)SFA,all,1,PRES,0e6asel,s,loc,x,3.2asel,r,loc,z,-3*(step-1)-0.1,-60SFA,all,1,PRES,0.15e6allsel,allsolvesave!以上为开挖中的第一个计算步/soluantype,,reststep=13time,2*step+1AUTOTS,1DELTIM,0.1,0.001,0.2,1csys,12wpcsys,-1vsel,s,loc,x,0,2vsel,r,loc,z,0,-60eslv,sekill,allvsel,s,loc,x,2,2.3vsel,r,loc,z,0,-60eslv,smpchg,4,allvsel,s,loc,x,2.3,2.7vsel,r,loc,z,0,-60eslv,smpchg,5,allasel,s,loc,x,3.2asel,r,loc,z,-3*(step-1)-0.1,-60SFA,all,1,PRES,0allsel,allsolvesave