直墙拱形有限元分析

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1、有限元法上机实习作业(一)弹性力学平面问题有限元分析一、设计目的掌握用有限元方法分析弹性力学平面问题的步骤和技巧，熟练使用编制的程序解决工程实际问题，并分析计算结果的正确性，分析应力分布和位移分布规律。二、设计任务某地下岩石洞室断面为直墙拱形，如图所示。岩石的弹性参数E=1.0*105MPa,u=0.25,在远处作用有水平均布荷载q”和竖向均布荷载qy,不计岩石重力。取5(r+h)计算范围，圆心以上取5r,圆心以下取5h按平面应变问题取二分之一洞室计算岩石的位移、应变和应力，右边界和上边界为荷载，左边界和下边界为约

2、束，并对计算结果进行必要的讨论。三、实习成果1•设计条件图SII.3直墙拱形断面洞室示意图序号学号r(m)h(m)a、(MPa)ck,(MPa)803.45.43.86.22.单元网格划分：输入TGEN1.DAT的数据见TGEN1.DAT,执行tgenl后的输出结果见tgen3.out,绘制网格程序所需文件TGEN3.DAT见TGEN3.DAT,执行绘图程序后的结果见网格图。3•输入数据文件：输入SIMPLE.DAT的数据见SIMPLE.DATo4•执行SIMPL.EXE后的结果见SIMPLE.OUTo5•分析讨论

3、：(1)・正确性验证：a.水平外边界上单元水平应力与水平分布荷载相近(误差不大于0.5MPa)o单元号水平应力分布荷载误差值49-3.82226-3.8-0.0222650-3.81026-3.8-0.0102659-3.8013-3.8-0.001360-3.80785-3.8-0.078569-3.78209•3.80.0179170-3.8159-3.8-0.015979-3.76593•3.80.0340780-3.77337-3.80.0266389•3.73643-3.80.0636690■3.7683

4、9-3.80.0316199-3.77184・3・80.02816100-3.83542•3.8-0.03542109•3.80903-3.8-0.00903110•3.85761-3.8-0.05761b・竖直外边界上单元竖向应力与竖向分布荷载相近（误差不大于0.5MPa）o单元号竖向应力分布荷载误差值119-6.20574-6.2-0.00574120-6.27578-6.2-0.07578129-6.15768・6・20.04232130-6.25697・6・2-0.05697139-6.13201・6・20

5、.06799140-6.1423-6.20.0577c•静力平衡：计算模型竖向约束反力之和等于作用于模型上表面竖向荷载之和（误差不大于0.005MN）oNODEY—COMP613.002521226.056683013.25127竖向约束反力之和105.404139竖向荷载之和105.4误差0.004139d.静力平衡：计算模型水平约束反力之和等于作用于模型右表面水平荷载之和（误差不大于0.005MN）。NODEX-COMP7.1935416.5577318.1581719.9283722.6834312.1740

6、8857.703248611.885878712.354098813.659328915.80728909.12363约束反力之和167.20393水平荷载之和167.20.00393误差（2）分析应力、位移分布乩绘出临近水平轴各单元水平应力与竖向应力对单元横向坐标的关系曲线。水平轴上方形心坐标/m200201015pxpy形心坐标/m20一IoL—0505-11-■edlAl'fpz水平轴下方―♦—Px-»-Py见图表1b.绘出临近竖直轴各单元水平应力与竖向应力对单元横向坐标的关系曲线。心以下—Px-»-Py应力

7、/MPa见图表2c・绘出临近水平轴各节点水平位移与节点横向坐标的关系曲线。水平位移Y水平位移YA淺活>系横向坐标X见图表3d.绘出临近水平轴各节点水平位移与节点横向坐标的关系曲线。见图表4竖向位移30-200.0QE+0Q—~~-2.00E~044-4.00E-04-6.00E-04竖向位移Y-1.00E-03竖向位移Y5-90节点竖向位移竖向坐标XO.OOE+OO-5.00E-8^P°-1.00E-03-1.50E-03-2.00E-03-2.50E-03-3.00E-03（3）需要分析的内容a・节点划分的多少对

8、计算精度的影响b.basic程序对节点数目有限制