有限元分析及应用报告-利用ansys软件对三角形大坝有限元分析

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1、有限元分析及应用报告题目:姓名:学号:利用ANSYS软件对三角形大坝有限元分析XXXXXX班级：机械XXX学院:机械学院指导老师：XXX二零一五年一月问题概述示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较:1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算；2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算；3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案二.问题分析巾题目所给条件町知，该大坝为无限长度，即大坝长度远大于横截面尺寸，且横截面尺寸沿长度方向不变；作用于大坝的载荷平行于横截面且沿大坝长

2、度方向均匀分布，所以该问题属于平面应变问题。因此在利用ansys软件建模分析时可以只分析其一个截面，即能得出大坝体内各处的应变和应力分布状况。三.有限元建模1.设置计算类型由问题分析可知本问题属于平面应变问题，所以选择preferences力structurco2.单元类型选定巾题目可知需要分别使用三节点常应变单元和六节点三角形单元进行有限运分析。三节点常应变单元选择的类型是PLANE42(Quad4node42),该单元属于是四节点单元炎型，在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为三节点单元；六节点三角形单元选择的类型是PLANE183(Quad8nodel83),该平元属于是八节点单元类型

3、，在网格划分时叫以对节点数目控制使其蜕化为六节点单元。因研究的问题为平面应变问题，设置option选项中的Elementbehavior(K3)设置为planestrain。1.材料参数大坝常用材料混凝土的弹性模量为14~29xlO9N/m2，本题选为20xl09N/m2，泊松比为0.10〜0.18,本题选为0.15。2.几何建模按照题目所给尺寸利用ansys的modeling依次建立keypoint：1(0,0),2(6,0),3(0,10),createLINES依次连接三个keypoint即可建立三条线，createAREAS依次选择三条线即建立了所需的三角形截面。3.网格划分划分网格时

4、，拾取竖直和水平直角边进行SizeControl,设定NDIV为15;拾取斜边，设定NDIV为20,选择网格划分方式为Tri和Mapped。下图3-1、3-2分别为meshattribute设置为planel83和plane42的有限元网格模型。3-1plane183网格，600个单元，1261个节点数图3-2plane42网格，600个单元，331个节点数6.定义约朿和载荷题H条件为位于刚性地基上的大坝，所以约束为水平直角边全约束，设置约束方法为点击displayment拾取水平直角边ALLDOF全约束。大坝左边直角边受到均匀变化的水压，压强公式为P=pgh=98000-9800*{Y}在a

5、nsys的parameter中定义该载荷函数P，在pressure选项中选择existingtable施加该载荷P即可。二.计算求解在划分网格施加载前和约束后，点、击solution的solve即可进行计算求解，结果分析时主要关注最大位移、最大应力及其位置，由于材料为混凝土，应力云图采用第一强度应力。1.三节点常应变单元结果（600单元）图4-1三节点单元模型节点位移图，最大位移0.212mm图4-2六节点单元模型节点位移云图，最大位移0.212画1NODALSOLUTIONANSYSSTEP-1SUB-1TIME-1USUM(AVG)RSYS=0DMX=.212E-03SMX=.212E-0

6、3MXJAN11201520:13:000.472E-04.944E-04.142E-03.189E-03.236E-04.708E-04.118E-03.165E-03.212E-031.三节点常应变单元结果（600单元）图4-1三节点单元模型节点位移图，最大位移0.212mm图4-2六节点单元模型节点位移云图，最大位移0.212画1NODALSOLUTIONANSYSSTEP-1SUB-1TIME-1USUM(AVG)RSYS=0DMX=.212E-03SMX=.212E-03MXJAN11201520:13:000.472E-04.944E-04.142E-03.189E-03.236E

7、-04.708E-04.118E-03.165E-03.212E-031NODALSOLUTIONSTEP«1SUB=1TIME=1SI(AVG)DMX=.212E-03SMN=-1171.14SMX=440428JAN11201520:12:34ANSYS440428-1171.149696219509529322839136147895.41460292441623422954-3第一强度应力