本篇文章給大家談?wù)勊墓?jié)點(diǎn)有限元分析，以及四節(jié)點(diǎn)有限元分析怎么做對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，有限元分析ansys~~提高有限元分析計(jì)算精度的方法和途徑，2、，ansys面單元的厚度大小對(duì)結(jié)果又影響嗎，3、，計(jì)算盾構(gòu)施工過(guò)程中襯砌內(nèi)力的方法？，4、，有限元分析方法是指什么？

本篇文章給大家談?wù)勊墓?jié)點(diǎn)有限元分析，以及四節(jié)點(diǎn)有限元分析怎么做對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

本文目錄一覽：

• 1、有限元分析ansys~~提高有限元分析計(jì)算精度的方法和途徑。
• 2、ansys面單元的厚度大小對(duì)結(jié)果又影響嗎
• 3、計(jì)算盾構(gòu)施工過(guò)程中襯砌內(nèi)力的方法？
• 4、有限元分析方法是指什么？
• 5、有限元：剪切鎖死、體積鎖死、沙漏、零能模式 的概念

有限元分析ansys~~提高有限元分析計(jì)算精度的方法和途徑。

提高計(jì)算精度有很多種方法，例如增加網(wǎng)格密度，改善單元形狀，盡量使用p方法的高階插值型單元。計(jì)算時(shí)盡量使用雙精度迭代等。瞬態(tài)分析或顯式動(dòng)力學(xué)分析則盡量使用小的時(shí)間步，等等都可以提高計(jì)算精度

厚度不均的薄板可以指定單元在任意點(diǎn)的板厚。四邊形單元有ijkl四個(gè)節(jié)點(diǎn)，在設(shè)定實(shí)常數(shù)時(shí)可分別指定板厚。

ansys面單元的厚度大小對(duì)結(jié)果又影響嗎

平面問(wèn)題有限元解的支配方程為t[K]{a}=t{f}，t為單元的厚度。從式中可以看出，方程左右兩邊的t可以約去，所以單元的厚度對(duì)計(jì)算的結(jié)果沒(méi)有影響。

那么，板的厚度到底會(huì)不會(huì)對(duì)實(shí)際變形產(chǎn)生影響呢？

1）對(duì)于彈性力學(xué)中的平面問(wèn)題，不會(huì)。因?yàn)槠矫鎲?wèn)題中荷載的方向垂直于板的厚度方向。這種情況下，當(dāng)板的厚度增加n倍，截面的剛度增加n倍，而相應(yīng)的荷載也會(huì)增加n倍，此時(shí)上式變?yōu)閚t[K]{a}=nt{f}，不影響計(jì)算結(jié)果。

2）而當(dāng)板受到平行于厚度方向的力，產(chǎn)生彎曲時(shí)，板厚的影響就比較大了。此時(shí)厚度會(huì)影響板的抗彎剛度，從而影響整體的變形。

總之，板厚的影響與你實(shí)際荷載的方向有關(guān)，它取決具體的問(wèn)題和分析的方法。

其他回答中的幾個(gè)問(wèn)題：1.梁的抗彎剛度為EI/L，I為慣性矩，與截面的幾何形狀有關(guān)；EA是梁的軸向剛度，A是截面面積。2.彈性模量E是材料參數(shù)，僅與材料類(lèi)別有關(guān)，與結(jié)構(gòu)特征無(wú)關(guān)。而剛度，通常是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下抵抗變形的能力，它是與結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的。

計(jì)算盾構(gòu)施工過(guò)程中襯砌內(nèi)力的方法？

計(jì)算盾構(gòu)施工過(guò)程中襯砌內(nèi)力的方法有哪些呢，下面中達(dá)咨詢(xún)招投標(biāo)老師為你解答以供參考。

1 前言

盾構(gòu)機(jī)械施工時(shí)，首先依靠盾構(gòu)機(jī)本身的剛性支護(hù)和開(kāi)挖面土壓力的平衡裝置而開(kāi)挖前方土體，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，不斷拼裝管片，同時(shí)在盾尾向襯砌環(huán)外圍進(jìn)行注漿。由于注漿材料的逐漸凝固以及土體的固結(jié)，整個(gè)隧道的隧道受力狀態(tài)趨于穩(wěn)定，投入運(yùn)營(yíng)使用。在運(yùn)營(yíng)階段，又會(huì)受到列車(chē)的振動(dòng)荷載和人群荷載。從以上過(guò)程可以看出：盾構(gòu)隧道的建造是一個(gè)復(fù)雜的多步驟施工過(guò)程。在進(jìn)行襯砌內(nèi)力分析中為了模擬施工過(guò)程，地層—結(jié)構(gòu)法與荷載—結(jié)構(gòu)法分別采用了不同的假設(shè)條件和設(shè)計(jì)理論，以期全面的反映盾構(gòu)襯砌的受力狀況。荷載—結(jié)構(gòu)法首先把一切影響因素轉(zhuǎn)化為荷載作用在結(jié)構(gòu)上，這樣需要引進(jìn)諸多假設(shè)，如假設(shè)水土壓力分布形式，地基抗力等。然后利用按最不利工況荷載組合的原則來(lái)進(jìn)行內(nèi)力分析，尋求盾構(gòu)隧道內(nèi)力包絡(luò)圖。地層一結(jié)構(gòu)法分析中引進(jìn)應(yīng)力系數(shù)釋放的概念，將土與隧道作為一個(gè)整體宋分析計(jì)算，建立模擬盾構(gòu)隧道襯砌施工全過(guò)程的有限元分析模型，這就回避了荷載結(jié)構(gòu)法中引進(jìn)的假設(shè)，從最大限度上模擬了各個(gè)施工因素對(duì)襯砌受力的影響。本文依據(jù)自行研制的同濟(jì)曙光軟件，采用地層—結(jié)構(gòu)法和荷載—結(jié)構(gòu)法對(duì)盾構(gòu)隧道的施工過(guò)程做出模擬，并比較分析結(jié)果。

2 盾構(gòu)襯砌的結(jié)構(gòu)分析模型

2.1管片的離散化

盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)通常屬管片—接縫構(gòu)造體系，其在隧道橫斷面上為若干管片通過(guò)螺栓連接成管片環(huán)，在隧道縱向上為管片環(huán)通過(guò)縱向螺栓連接，呈通縫或錯(cuò)縫拼裝而成。在地層一結(jié)構(gòu)法和荷載—結(jié)構(gòu)法中，都可以將襯砌離散為二結(jié)點(diǎn)六自由度的梁?jiǎn)卧鐖D1所示，假定隧道管片材料處于彈性受力狀態(tài)，根據(jù)幾何形狀又可分為曲梁?jiǎn)卧椭绷簡(jiǎn)卧?，直梁?jiǎn)卧Ｐ褪乔簡(jiǎn)卧Ｐ偷囊环N特殊形式，當(dāng)剖分單元取得足夠小時(shí)，可以由直梁模型代替曲梁漠型。

在荷載—結(jié)構(gòu)法計(jì)算中，為了模擬管片接頭的作用，宜引入以考慮點(diǎn)與點(diǎn)接觸為特征的接頭單元模擬管片間接頭的不連續(xù)性，如圖2所示。管片接頭的局部坐標(biāo)定義如下：S是沿兩梁?jiǎn)卧g的等分角方向，正向指向洞內(nèi)，n為與s正交的方向，正向?yàn)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn)。

2.2地層模擬

地層—一結(jié)構(gòu)法中將土層模擬為平面材料，離散為三角形或四邊形單元，將土與隧道作為一個(gè)整體來(lái)分析。為了更好地模擬土與隧道的共同作用，可以在土體的本構(gòu)模型上加以改進(jìn)，如采用土的非線(xiàn)性彈性模型(Duncan—chang)、土體E-μ模型等，還可以引進(jìn)土體本構(gòu)模型的最新研究成果，這為更好地進(jìn)行土層材料的模擬提供了基礎(chǔ)。而荷載—結(jié)構(gòu)法將土體對(duì)結(jié)構(gòu)的作用分為兩部分即地層壓力和地層抗力。地層壓力計(jì)算采用了太沙基土拱理論和靜止土壓力理論。在地層抗力的計(jì)算上，抗力的作用范圍、分布形狀和大小都根據(jù)所采用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法來(lái)確定。被設(shè)計(jì)單位普遍采用的修正慣用法假定水平向地層抗力分布在水平直徑上下45度中心角的范圍內(nèi)，以水平直徑處為頂點(diǎn)三角形分布，在垂直方向上地基抗力與地基位移無(wú)關(guān)。在梁—接頭連續(xù)(梁—彈簧)和梁—接頭不連續(xù)計(jì)算模型中，將管片環(huán)與地基間的相互作用通過(guò)地基彈簧模型進(jìn)行考慮，并分為全周地層彈簧模型和局部地層彈簧模型。

從以上比較可以看出，荷載—結(jié)構(gòu)法將隧道周?chē)耐馏w作用簡(jiǎn)化為孤立的荷載作用，脫離了土與結(jié)構(gòu)相互作用的理念，并引進(jìn)諸多假設(shè)。在這方面，地層-結(jié)構(gòu)法顯示出優(yōu)越性，但在土的物理參數(shù)取值方面需要做更多的考慮。

2.3接觸面單元

注漿材料介于襯砌結(jié)構(gòu)和土層之間，構(gòu)成既能傳遞法向應(yīng)力σ，又能傳遞剪應(yīng)力τ的面。為了模擬這種注漿形態(tài)，在結(jié)構(gòu)和襯砌之間設(shè)置接觸面單元。本文在地層—結(jié)構(gòu)計(jì)算中采用四節(jié)點(diǎn)接觸面單元。如圖2所示，i,j,m,r為單元的四個(gè)節(jié)點(diǎn)，s軸為單元局部坐標(biāo)切向軸，n軸為單元局部坐標(biāo)法向軸。不考慮切向和法向耦合作用，接觸面應(yīng)力和相對(duì)位移關(guān)系為：式中，σ為法向應(yīng)力；t為剪應(yīng)力；Ks為切向剛度；kn為法向剛度；u為切向相對(duì)位移；v為法向相對(duì)位移。有限元計(jì)算中采用的接觸面單元如圖3所示。利用以上單元類(lèi)型地層—結(jié)構(gòu)法可以將結(jié)構(gòu)和土體離散為圖4所示的計(jì)算模型。

3施工過(guò)程的模擬

盾構(gòu)隧道的施工過(guò)程包括正面土體開(kāi)挖，管片拼裝，盾構(gòu)推進(jìn)，壁后注漿等多道工序。依據(jù)此工序，本文采用的地層——結(jié)構(gòu)法中將施工過(guò)程分為4個(gè)施工步，第一施工步挖土階段，盾構(gòu)開(kāi)挖面壓力與后方的支護(hù)壓力以及盾構(gòu)機(jī)與土層之間的摩擦力保持平衡。由于盾構(gòu)機(jī)的剛性支護(hù)，周?chē)翆拥牡貞?yīng)力釋放系數(shù)很小，取為0.1。第二施工步襯砌施工完畢，由于開(kāi)挖產(chǎn)生的釋放荷載在此階段大部分釋放，此時(shí)應(yīng)力釋放系數(shù)取為0.7。第三施工步注漿，在盾尾脫開(kāi)后為了減少因孔隙引起的土體變形，從盾尾向襯砌外圍進(jìn)行注漿。為了達(dá)到預(yù)想的注漿效果，在壓人口的壓力為該點(diǎn)的靜止土壓力和水壓力之和的1.1-1.2倍，盡量做到填補(bǔ)，應(yīng)力釋放系數(shù)取為，同時(shí)在結(jié)構(gòu)和土體之間施加注漿壓力，如圖7所示。第四施工步注漿影響范圍內(nèi)土體的固結(jié)，改變圖6中陰影部分(即為注漿影響范圍)的土層材料性質(zhì)，應(yīng)力釋放系數(shù)取為0.1，至此由于開(kāi)挖產(chǎn)生的釋放荷載全部釋放。

荷載—一結(jié)構(gòu)法中，需要定義施工荷載以模擬施工過(guò)程對(duì)管片內(nèi)力的影響。從管片組裝開(kāi)始，到

盾尾孔隙中壁后注漿材料的硬化為止，作用在襯砌上的臨時(shí)荷載稱(chēng)為施工荷載，主要有千斤頂推力，

壁后注漿壓力。對(duì)于單孔注漿壓力可以采用圖8所示的計(jì)算模式，其中注漿荷載的分布可以假設(shè)為三

角形分布和均勻分布兩種形式。三角形分布時(shí)，以注漿孔為對(duì)稱(chēng)中心呈等腰三角形分布。在實(shí)際施工

中，一般是多孔同時(shí)注漿的，可以根據(jù)要模擬的工況在相應(yīng)注漿孔的周?chē)┘酉鄳?yīng)荷載，通過(guò)工況組

合，求出內(nèi)力包絡(luò)圖。

從以上分析看出，在地層—結(jié)構(gòu)法中對(duì)注漿壓力施工瞬態(tài)的模擬，采用了在接觸面施加注漿壓力和改變盾構(gòu)隧道周?chē)馏w物理性質(zhì)兩種方法?？梢院芎玫啬M在注漿完成后，襯砌內(nèi)力變化。一般情況下，注漿壓力分布是不均勻的，容易造成隧道受力處于偏心荷載作用下。在實(shí)際工程中，為了減少地面沉降和注漿順利完成，采用了很大的注漿壓力，一般為0.2-o.4MPa，而偏心荷載容易造成應(yīng)力局部集中，這對(duì)隧道的受力是極為不利的。由于千斤頂荷載沿隧道走向施加于管片上，在平面有限元中無(wú)法模擬。影響注漿效果的因素有很多，對(duì)于注漿的影響半徑、分布形式還存在著諸多假設(shè)。通過(guò)荷載-—一結(jié)構(gòu)法計(jì)算可以獲得各個(gè)施工步襯砌的軸力、剪力、彎矩，而荷載—一結(jié)構(gòu)法最終獲得各種工況(基本荷載，基本荷載 可變荷載)下的包絡(luò)圖，用以具體的設(shè)計(jì)配筋。

4算例分析

以某盾構(gòu)隧道典型設(shè)計(jì)斷面為例，隧道內(nèi)徑10.04m，環(huán)寬1.5m，襯砌厚度480mm，埋深11m。大彎矩偏大，最大彎矩出現(xiàn)的位置卻頗為接近，二者彎矩圖的分布形狀也略有差別。

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有限元分析方法是指什么？

有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。利用簡(jiǎn)單而又相互作用的元素（即單元），就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無(wú)限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。

有限元分析是用較簡(jiǎn)單的問(wèn)題代替復(fù)雜問(wèn)題后再求解。它將求解域看成是由許多稱(chēng)為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的（較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿(mǎn)足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題的解。

因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所代替，所以這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解。由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。

擴(kuò)展資料：

有限元方法與其他求解邊值問(wèn)題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性?xún)H限于相對(duì)小的子域中。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函數(shù)”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種局部化情況。

不同于求解（往往是困難的）滿(mǎn)足整個(gè)定義域邊界條件的允許函數(shù)的Rayleigh Ritz法，有限元法將函數(shù)定義在簡(jiǎn)單幾何形狀（如二維問(wèn)題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個(gè)定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。

有限元：剪切鎖死、體積鎖死、沙漏、零能模式 的概念

現(xiàn)象 ：以結(jié)構(gòu)彎曲變形為主的問(wèn)題中，單元整體出現(xiàn)“剛度過(guò)大”的情況，結(jié)構(gòu)形變明顯小于預(yù)期。

簡(jiǎn)單地說(shuō)就是在理論上沒(méi)有剪切變形的單元中發(fā)生了剪切變形。該剪切變形也常稱(chēng)伴生剪切（ parasitic shear）。

原因 ：根據(jù)梁的基本理論，對(duì)于純彎變形，軸向應(yīng)變?cè)诤穸确较虺示€(xiàn)性變化，而剪應(yīng)變?yōu)?0。但如果在計(jì)算中采用了低階完全積分的四節(jié)點(diǎn)或四邊形單元，線(xiàn)性單元在沒(méi)有中間節(jié)點(diǎn)的情況下無(wú)法模擬純彎，原本的純彎應(yīng)該是這個(gè)樣子的

，如圖：

采用了四節(jié)點(diǎn)的線(xiàn)性單元，就只能以上下緣節(jié)點(diǎn)相對(duì)位移變化來(lái)體現(xiàn)“彎曲”，如圖：

但是，純彎問(wèn)題的特點(diǎn)是只存在沿高度方向的纖維長(zhǎng)短變化，純彎構(gòu)件的每個(gè)截面與中線(xiàn)總是垂直的。當(dāng)出現(xiàn)四個(gè)節(jié)點(diǎn)模擬純彎的時(shí)候，無(wú)法體現(xiàn)“中心線(xiàn)的彎曲”，即在數(shù)學(xué)描述上形成了單元水平線(xiàn)與垂直線(xiàn)之間的夾角變化，即“產(chǎn)生了”名義上的剪應(yīng)力。從而提高了單元的剛度，然而這部分剛度顯然是不存在的，無(wú)形中使總的變形量減小。

發(fā)生的條件：1.一階、全積分單元；2.受純彎狀態(tài)；

產(chǎn)生的結(jié)果：使得彎曲變形偏小，即彎曲剛度太剛。解決方法：1.采用減縮積分；2.細(xì)化網(wǎng)格；3.非協(xié)調(diào)單元；4.假定剪切應(yīng)變法；

此文中還有些具體的分析：

現(xiàn)象： 分析結(jié)果顯示體積幾乎不可壓縮，體積應(yīng)變表現(xiàn)為無(wú)窮小，體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)過(guò)硬，甚至導(dǎo)致非線(xiàn)性分析的不收斂。

簡(jiǎn)單地說(shuō)就是應(yīng)該有單元的體積變化的時(shí)候體積卻沒(méi)發(fā)生變化。該原因是受到了偽圍壓應(yīng)力（Spurious pressure stresses ）。

體積模量 K=E/(3*(1-2*miu)) 可描述均質(zhì)各向同性固體的彈性，可表示為單位面積的力，表示不可壓縮性。當(dāng)泊松比接近 0.5 時(shí)，分母趨近于零，導(dǎo)致體積模量無(wú)窮大、體積應(yīng)變無(wú)窮小。材料表現(xiàn)為不可壓縮，在超彈性材料、塑性流動(dòng)時(shí)出現(xiàn)這種不可壓縮性的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算困難，產(chǎn)生單元偽應(yīng)力。

發(fā)生的條件：1.全積分單元；2.材性幾乎不可壓縮；

二階單元：對(duì)于彈塑性材料（塑性部分幾乎屬于不可壓縮），二階全積分四邊形和六面體單元在塑性應(yīng)變和彈性應(yīng)變?cè)谝粋€(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)會(huì)發(fā)生體積鎖死。二次減縮積分單元發(fā)生大應(yīng)變時(shí)體積鎖死也伴隨出現(xiàn)。

但值得注意的是，一階全積分單元當(dāng)采用選擇性減縮積分（selectively reduced integration）時(shí)可以避免出現(xiàn)體積鎖死。

產(chǎn)生的結(jié)果：使得體積不變，即體積模量太大，剛度太剛。

解決方法：1.將大應(yīng)變區(qū)域網(wǎng)格細(xì)化；2.mixed formulation法；

檢查方法：輸出積分點(diǎn)的圍壓應(yīng)力，分析圍壓應(yīng)力是否在相鄰積分點(diǎn)存在突變，是否顯棋格式分布，是的話(huà)就說(shuō)明出現(xiàn)體積鎖死。

簡(jiǎn)單地說(shuō)就是單元只有一個(gè)積分點(diǎn)，周邊的節(jié)點(diǎn)可以隨意變形。

發(fā)生的對(duì)象：1.一階、減縮積分單元；

產(chǎn)生的結(jié)果：?jiǎn)卧幔?/p>

解決方法：1.對(duì)一階減縮單元，合理細(xì)化網(wǎng)格；荷載避免使用點(diǎn)荷載；2.在大應(yīng)變區(qū)或大應(yīng)變梯度區(qū)使用一階單元，而不是使用二階單元。

采用一階減縮積分時(shí)會(huì)出現(xiàn)零能模式。即單元只有一個(gè)積分點(diǎn)，在受彎時(shí)該積分點(diǎn)沒(méi)有任何的應(yīng)變能，此時(shí)此單元沒(méi)有任何剛度，就無(wú)法抵抗變形。

解決方法：1.提供人工的“沙漏剛度”；2.細(xì)化網(wǎng)格（一般在高度方向至少要有4個(gè)單元）

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