有限元结课报告.docx
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有限元结课报告
有限元数值分析
结课报告
江西理工大学
研究生课程学习考试成绩单
院系
专业
研究生姓名
学号
课程名称
授课时间
简
要
评
语
考核论题
总评成绩
(含平时成绩)
备注
任课教师签名:
批改日期:
注:
1、以撰写论文为考核形式的,填写此表,综合考试可不填;
2、本成绩单由任课教师填写,填好后与作业(试卷)一并送院(系)研究生秘书处;
3、学位课总评成绩须以百分制记分。
1.题目:
有限元三维边坡安全稳定性分析
采用有限元强度折减法计算如下边坡的三维安全稳定系数,并提出合理的治理方案。
材料参数如下:
弹性模量:
50000KN/m3,泊松比:
0.25,密度:
1.7g/cm3,黏聚力10kPa:
内摩擦角:
20°。
相关计算尺寸如下图所示,单位为m,边坡宽度为20m。
2.题目分析
建立在强度折减有限元分析基础上的边坡稳定分析的基本原理是将边坡强度参数黏聚力和内摩擦角同除以一个折减系数,得到新的一组黏聚力和内摩擦角。
然后作为一组新的材料参数输入进行试算。
若原数据计算不收敛而新的参数试算之后计算收敛,则该折减系数为边坡的安全系数。
3.模型建立
在ANSYS的GUI界面,定义单元类型为三维实体单元SOLID65,输入材料参数弹性模量5e7,泊松比0.25,密度1700,黏聚力10000,内摩擦角20。
根据点线面体的顺序建立了模型体并设置单元长度为2划分了模型,在左右竖向两个侧面添加UX约束,底面添加UY约束,前后两个面添加UZ约束。
得到如下图形:
4.计算结果
原始数据经过计算得到如下图的迭代过程,由图可知,该计算结果不收敛,边坡不稳定。
F=1时迭代计算图
5.利用强度折减法计算安全系数
依次取折减系数0.9、0.85、0.87、0.88计算相应的黏聚力和内摩擦角带入模型进行计算得到下列图形:
F=0.9时迭代计算图
F=0.85时迭代计算图
F=0.85时Y向塑性应变图
F=0.87时迭代计算图
F=0.87Y向塑性应变图
F=0.88时迭代计算图
若计算结果不收敛则无法得出塑性应变图。
当折减系数为0.88时计算结果发散,折减系数为0.87时计算结果收敛,由此可以推断出安全系数为0.87.。
6.治理模型及计算结果
根据算法,为了将边坡的安全系数增大到1.25,进行削坡操作。
将坡顶长度缩短到27m,其他参数不变建立治理模型,并进行稳定性计算分析,结果如图所示:
治理模型迭代计算图
治理模型Y向塑性应变图
由图形可知治理模型计算收敛,此模型可行。
7.原模型命令流
/PREP7
ET,1,SOLID65!
定义单元类型
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,5e7!
弹性模量
MPDATA,PRXY,1,,0.25!
泊松比
TB,DP,1,,,
TBMODIF,1,1,10000!
黏聚力
TBMODIF,1,2,20!
内摩擦角
TBMODIF,1,3,
MPDATA,DENS,1,,1700!
密度
K,1,0,0,0,!
创建关键点
K,2,70,0,0,
K,3,70,30,0,
K,4,50,30,0,
K,5,40,50,0,
K,6,0,50,0,
K,6,0,50,0,
L,1,2!
线
L,2,3
L,3,4
L,4,5
L,5,6
L,6,1
FLST,2,6,4
FITEM,2,1!
面
FITEM,2,2
FITEM,2,3
FITEM,2,4
FITEM,2,5
FITEM,2,6
AL,P51X
VOFFST,1,20,,!
体
ESIZE,2,0,!
划分网格精度
CM,_Y,VOLU
VSEL,,,,1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VCLEAR,_Y1
VSWEEP,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
NLGEOM,0
NROPT,AUTO,,
STAOPT,DEFA
LUMPM,0
EQSLV,,,0,,DELE
MSAVE,0
PCGOPT,0,,AUTO,,,AUTO
PIVCHECK,0
PSTRESS,0
TOFFST,0,
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,4
FITEM,2,8
/GO
DA,P51X,UX,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,3
/GO
DA,P51X,UY,
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
/GO
DA,P51X,UZ,
FINISH
/POST1
FINISH
/SOL
!
/STATUS,SOLU
ACEL,0,9.8,0,
!
/STATUS,SOLU
SOLVE!
求解
FINISH
/POST1
SET,FIRST
!
/DSCALE,ALL,1.0
!
/EFACET,1
PLNSOL,EPPL,Y,0,1.0!
查看Y向塑性应变图
FINISH
!
折减系数为0.9模型计算
/PREP7
TBDE,DP,1
TB,DP,1,,,
TBMODIF,1,1,11111
TBMODIF,1,2,22
TBMODIF,1,3,0
FINISH
/SOL
!
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
!
折减系数为0.85模型计算
/PREP7
TBDE,DP,1
TB,DP,1,,,
TBMODIF,1,1,11765
TBMODIF,1,2,23
TBMODIF,1,3,0
FINISH
/SOL
!
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
/POST1
!
/EFACET,1
PLNSOL,EPPL,Y,0,1.0
!
折减系数为0.87模型计算
/PREP7
TBDE,DP,1
TB,DP,1,,,
TBMODIF,1,1,11494.25
TBMODIF,1,2,22.70
TBMODIF,1,3,0
FINISH
/SOL
!
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
/POST1
!
/EFACET,1
PLNSOL,EPPL,Y,0,1.0
FINISH
!
折减系数为0.88模型计算
/PREP7
TBDE,DP,1
TB,DP,1,,,
TBMODIF,1,1,11363.64
TBMODIF,1,2,22.47
TBMODIF,1,3,0
FINISH
/SOL
!
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
SAVE,task,db,
FINISH
8.治理模型命令流
/PREP7
ET,1,SOLID65
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,5e7
MPDATA,PRXY,1,,0.25
TB,DP,1,,,
TBMODIF,1,1,8000
TBMODIF,1,2,16.23
TBMODIF,1,3,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,1700
K,1,0,0,0,
K,2,70,0,0,
K,3,70,30,0,
K,4,50,30,0,
K,5,27,50,0,
K,6,0,50,0,
L,1,2
L,2,3
L,3,4
L,4,5
L,5,6
L,6,1
FLST,2,6,4
FITEM,2,1
FITEM,2,2
FITEM,2,3
FITEM,2,4
FITEM,2,5
FITEM,2,6
AL,P51X
VOFFST,1,20,,
ESIZE,2,0,
CM,_Y,VOLU
VSEL,,,,1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VSWEEP,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,4
FITEM,2,8
/GO
DA,P51X,UX,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,3
/GO
DA,P51X,UY,
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
/GO
DA,P51X,UZ,
ACEL,0,9.8,0,
!
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
/POST1
SET,FIRST
!
/DSCALE,ALL,1.0
!
/EFACET,1
PLNSOL,EPPL,Y,0,1.0
FINISH
SAVE,task2,db,
FINISH
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