ANSYS软件模拟分析能提高

本节主要以安徽某隧道工程为背景，以隧道围岩压力和结构稳定性评价为主线，以保护围岩的自稳和指导施工为目的，根据隧道围岩的自身特点，从围岩压力入手，分析围岩的应力场和开挖过程中支护结构稳定性。在围岩稳定性定性评价的基础上，分析围岩和支护结构的共同作用，探讨围岩与支护结构平衡状态建立的力学要素，建立二维平面模型模拟隧道的动态开挖过程。利用现有的ANSYS 10.0有限元程序，通过建立有限元模型，对隧道有限元模型采用平面弹塑性分析，对隧道围岩建立的计算模型进行隧道开挖过程动态数值模拟，分析开挖过程中围岩弹塑性应力、应变的分布及变化规律，重点对比隧道支护前后围岩的位移和应力的变化以及支护结构自身的应力变化；分析二次衬砌后隧道位移、应力变化和衬砌结构的变形情况，为隧道的安全开挖提供参考。

目前有限元法已成为隧道开挖、支护过程最常用的数值分析方法之一，多数的计算软件都是基于有限元法编制的。本书利用ANSYS软件进行隧道开挖过程的模拟。ANSYS可以很好地模拟岩土体的力学性能，包括对断层、夹层、节理、裂隙等地质情况的模拟，还可以考虑非线性应力-应变关系及分期过程，使得实际情况在计算中得到较好的反映。(www.xing528.com)

在ANSYS软件中，可以用杀死和激活单元来模拟材料的消去和添加，利用ANSYS单元的“生死功能”，便可以简单有效地模拟隧道的开挖和支护过程。所谓单元的“生”和“死”，是指分析过程中模型中的某些单元可以变得存在或消亡。对于“死”单元，程序将通过用一个很小的因子乘以单元的刚度，在荷载矢量中，与这些“死”单元相联系的单元荷载也被设置为0。对于“死”单元，质量、阻尼、比热和其他的类似影响也被设置为0，单元的应变也被设置为0。隧道开挖时，可直接选择将被开挖掉的单元，然后将其“杀死”，即可实现开挖的模拟。支护时，首先将相应支护部分在开挖时被“杀死”的单元激活，然后改变其材料性质属性。当单元被重新激活时，它的刚度、质量和单元荷载等返回原始值，但是没有应变记录。以实常数形式定义的初始应变，则不受单元“生死”选项的影响。不使用大变形效应时，单元将在原始位置被激活，打开大变形效应时，为了与当前的节点位置相匹配，单元的形状被改变。在一些情况下，单元的“生死”状态可以根据ANSYS的计算结果来决定，如应力、应变等。ANSYS单元“生死功能”在杀死或激活单元时，对单元的内在属性，如应力、位移等做有效处理，使用单元的“生死功能”来模拟隧道的开挖和支护。