ANSYS重力坝分析_原创精品文档.pdfVIP

ANSYS重力坝分析

1.工程概况

根据计算条件和技术水平将大坝模型进行合理简化，即将坝体和边界条件进

行适当的简化。几何模型采用笛卡尔坐标系，坝体基岩沿Y方向（竖直向上为正

方向）设为110m，其数值取坝体高度的2倍，其中坝体高度为55m；顺河方向

为X方向（上游向下游为正方向），坝体基岩向上游设为82.5m,下游设为110m，

其数值分别取坝高的1.5倍和2倍。

2.有限元建模及求解

通过有限元分析软件ANSYS（R2021R1）建立了重力坝二维有限元模型（图

1.2所示）。采用PLANE182单元模拟基岩及坝体，具体材料参数如表2-1所示，

约束基岩左侧、右侧及底部两个平动自由度。

图2.1重力坝及基岩有限元模型图

表2-1混凝土材料参数表

3

名称弹性模量（Pa）泊松比密度(kg/m）

坝体3.0×10100.182300

基岩8.5×1090.282600

2.1有限元建模过程

2.1.1几何建模

通过ANSYS参数化设计语言（APDL）建立重力坝有限元模型，首先根据

几何尺寸，建立关键点，然后由关键点生成面，接着进行布尔操作切分面使其满

足映射网格划分要求，建模过程如图2.2所示，具体命令流如下：

图2.2重力坝几何线模型

k,1,0,0,0

k,2,0,110,0

k,3,82.5,110,0

k,4,82.5,165,0

k,5,82.5+10,165,0

k,6,82.5+10,160,0

k,7,82.5+10+35,110,0

k,8,82.5+10+35+110,110,0

k,9,82.5+10+35+110,0,0

a,1,2,3,4,5,6,7,8,9

wpoffs,,110

wprota,,90

asbw,all

!======================

kwpave,6

asbw,all

wpcsys,-1,0

kwpave,3

wprota,,,90

asbw,all

kwpave,7

asbw,all

wpcsys,-1,0

2.1.2单元划分

本节主要介绍单元定义及模型划分过程。选用PLANE182单元模拟坝体及

基岩，并将其单元选项定义为平面应变单元，通过两种材料号分别定义坝体及基

岩材料参数。将各条线段定义为合适的划分段数使面满足映射划分条件，最终采

用四边形映射网格划分该模型，相关过程见图2.3所示，详细命令流如下：

图2.3定义线段划分段数

!===============定义单元类型

ET,1,plane182

keyopt,1,3,2

!===============定义材料属性

!===============地基参数

EX1=8.5E9

NUXY1=0.28

DENS1=2600

MP,EX,1,EX1

MP,NUXY,1,NUXY1

MP,DENS,1,DENS1

!================大坝参数

EX2=3.0E10

NUXY2=0.18

DENS2=2300

MP,EX,2,EX2

MP,NUXY,2,NUXY2

MP,DENS,2,DENS2

!==================定义各线划分段数

lsel,s,,,4,12,8

lesize,all,,,4,,,,,1

lsel,s,,,5,11,6

lesize,all,,,4,,,,,1

lsel,s,,,10,17,7

l