ANSYS软件在锚杆静力分析中的应用.pdf

第4卷 第4期 华北科技学院学报 2007年10月 ANSYS软件在锚杆静力分析中的应用① 石建军 ，马念杰2 (1．中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京 100083；2．华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601) 摘 要：介绍了有限元分析软件ANSYS结构静力学分析模块，采用国外最为先进的三维设计和分析软件 PRO 建立金属锚杆的三维模型，利用ANSYS对锚杆结构的强度和刚度进行分析，确定其应力和应变的薄 弱点，对增加锚杆的性能有一定的指导意义。 关键词：ANSYS；锚杆；静力分析 中图分类号：TD353 ．6 文献标识码：A 文章编号：167—7169(2007)04—0029—03 ANSYS软件是国际流行的融结构、热、流体、 特殊结构。针对这些复杂的结构ANSYS提供了 电磁、声学于一体的大型通用有限元软件。在结 非常丰富的适合不同结构的单元，用来对结构进 构静力分析中用来分析由于稳态外载荷引起的系 行有限元建模分网。另外静力分析可以分为线性 统或部件的位移、应力、应变和力，这种分析类型 静力分析和非线性静力分析，非线性静力分析允 有很广泛的应用。 许有大变形、蠕变、应力刚化、接触单元、超弹性单 井下巷道中锚杆支护在复杂的受力状态下会 元等，ANSYS程序提供了丰富的线性和非线性材 在锚杆体上产生复杂的应力分布，比如在工程实 料的表达方式，为我们的模拟提供了很大的方便。 践中，偏心载荷会对锚尾工作状态造成很不利的 1．2 ANSYS具体分析方法…1 影响。模拟锚尾的工作状态将对锚杆支护产生有 ANSYS分析过程中包含三个步骤： 益的指导作用。有限元法精度高，使用ANSYS 步骤一：创建有限元模型。包括：(1)创建或 软件既保证了有限元分析的高精度，又大大降低 读人有限元模型；(2)定义材料属性；(3)划分网格 了计算量。因此，锚尾工作状态的模拟非常适合 (节点及单元)。 用ANSYS进行分析。 步骤二：施加载荷并求解。施加载荷及载荷 1 ANSYS软件简介 J 选项、设定约束条件，然后求解。 ANSYS软件有以下特点：(1)用户使用方便，内 步骤三：查看结果。查看分析结果，然后检验 涵丰富，涉及面广，易学易用；(2)高效方便的绘图功 结果(分析是否正确)。 能；(3)灵活多样的剖分网格形状、疏密程度；(4)多种 2 锚杆静力分析 可选择的迭代求解器；(5)强大的后处理功能。 为了进一步详细说明ANSYS软件在静力分 1．1 ANSYS结构静力学分析 析中的应用，在此举出锚杆承受载荷时的应力分 ANSYS软件的结构分析模块主要包括：静力 析。金属锚杆的结构、规格以及所采用的材料表 分析；动力分析；非线性分析；热分析。 如表1所示。 ANSYS软件中结构静力学分析很适合于求 表1 金属锚杆的结构及主要材料[2】