ANSYS在基坑稳定性评价中的研究.docxVIP

PAGE PAGE 3 ANSYS在基坑稳定性评价中的研究 一般基坑的开挖有两种形式，即直立式开挖和台阶式开挖。两种方法各有优缺点和适用条件。关键科学问题是开挖深度和地下水的存在对基坑的稳定性的影响。在一定的地下水位下，开挖多深会出现稳定性的破坏。 本文的研究内容包括利用数值分析ANSYS软件，对基坑开挖的稳定性进行评价。确定地下水的存在条件下基坑的稳定性，即开挖多深会出现破坏。 针对各种常见基坑支护方式的受力特点，采用大型非线性有限元软件 ANSYS 分别建立相应的数值分析模型， 对这些支护方式作用下的基坑开挖的变形情况进行比较分析，总结出重力式支护方式下基坑变形规律，为基坑支护结构设计、基坑开挖及基坑变形监控量测提供参考依据。 在基坑工程领域，土体的物理力学参数具有较大的随机性，传统的定值分析方法没能考虑这些土性参数的随机性，因此其计算结果必然带有一定的不确定性。而基于可靠性的分析方法则可以考虑土体参数的随机性及其相关性的影响，其设计结果更为客观、更加符合工程实际。目前，关于基坑工程可靠性分析问题的研究工作尚处于起步时期，所做的主要工作还只停留在简单支护形式下的浅基坑工程领域；而对于复杂支护体系下的深基坑工程的可靠性分析问题，基本还处于空白阶段。 一般在基坑的开挖有两种形式，即直立式开挖和台阶式开挖。两种方法各有优缺点和适用条件。关键科学问题是开挖深度和地下水的存在对基坑的稳定性的影响。在一定的地下水位下，开挖多深会出现稳定性的破坏。 本文的研究内容包括利用数值分析软件，对基坑开挖的深坑的稳定性进行评价。确定地下水的存在条件下基坑的稳定性，即开挖多深会出现破坏。 1 ANSYS软件的介绍 “有限元法”的提出最早是1960由年美国的Clough R W在一篇名为”平面应力分析的有限元法”论文中首先使用的.有限元法发展至今,其应用已不再局限于简单的平面问题转而发展为空间问题,板壳问题,同时也由简单的静力问题扩展到动力问题、物体的稳定问题、以及波动相关的问题，其研究对象也由弹性材料进而扩展到粘弹性、塑性、粘塑性以及复合材料等，其涉及的领域也由固体力学扩展到电磁学、流体力学、传热学等领域。随着计算机互联网的高速发展，有限元法在工程案例中也得到了较为广泛的应用。在国际上较为常用的大型有限元分析软件主要有NASTRAN, ASKA,ANSYS, SAP ADINA,等。 众所周知，有限单元法在求解复杂工程结构求解过程中是一种非常有效的数值方法，并且能将所研究的工程系统转化为结构上较为近似的有限元系统，该有限元系统由节点及节点单元组合而成， 从而将原有的工程系统所取代。有限元系统在某种程度上可以与数学模式相互转换，由所得的数学模式，可以对有限元系统进行较为详细的解答，可以通过单元、节点将其展现出来。作为一个完整的有限元模型其除了包括除了节点、单元外，更应该囊括工程系统本身所包含的约束条件、边界条件、外力荷载等。 在目前工程技术领域中有限元法算得上是实用性最强，应用最为广泛的数值分析模拟方法。有限元法的基本思想是把问题的求解域划分为一系列仅靠节点连接的各种单元。而单元结构内部的各种未知物理量可由单元节点物理量通过特定的函数方程差值求得。由于有限元法的单元形状较为简易，所以很容易由在节点之间建立能量关系或者平衡关系方程式，最终可将各个单元的物理方程组合在一起而构成总体代数方程组，在加入约束条件以及边界条件后便可求出该方程组的解。 ANSYS是目前世界顶端的有限元商业应用程序。美国John Swanson博士于1970年创立ANSYS公司后，便开发出了该应用程序，以此用计算机模拟工程结构分析，历经30多年的不断完善和修改，先成为全球最受欢迎的应用程序。 ANSYS数值分析程序的主要特点始终保持与软件的更新、计算机硬件配置的最高水平相平衡，并且ANSYS具有多种功能，具有良好的用户界面，对于图形的前、后处理功能也已相当完善，并且目前所使用的为最先进的有限元系统。ANSYS之所以能高效地求解各种结构的动力、静力、振动、线性和非线性问题其根本原因在于它具有所中多样的单元数据库、材料模型库和求解器，、所以在求解温度场问题、散热场以及多场藕合问题具有高性能的特点；ANSYS软件的友好的程序结构和图形处理界面对于用户来说易学易用，ANSYS软件具有完全交互式前后处理和图形处理的功能，能充分减轻用户创建工程结构模型，同时生成有限元模型以及分析和评价结果的工作量；ANSYS具有统一并且较为集中的数据库，能够使同一系统不同模块之间更为可靠和灵活；其中的DDA模块能够与多种CAD软件产品的有效连接。ANSYS的各种产品适用于各种计算机平台的版本，为用户提供了各种可能的选择。 ANSYS特点及应用领域 ANSYS程序是一个功能强大的设计分析及优化软