Ansys在坝体工程力学问题简化中的应用

简介： 在采用有限元程序进行坝体工程力学分析时，如果按照真实的坝体模型进行分析，是一个三维问题，耗费分析的计算机资源，有时候也难以得出比较理想的结果。本文将坝体工程这种特殊的力学问题进行平面应变模式的力学简化，用比较少的计算机资源进行有限元求解分析，其结果可以满足工程设计的要求。
关键字：Ansys 坝体工程 力学 简化

一、工程概述：

　　坝体工程为混凝土重力坝，混凝土强度等级为C20。假设坝体的长度为100米，高为30米，宽从上到下由3米变化到10米，基础深五米，坝体上游一侧为垂直的，下游一侧为倾斜的。假设坝体的两侧嵌入河流两岸的岩石中，并且坝体的基础也嵌入基岩中。计算分析的水位为30米，采用国标钢筋混凝土设计规范进行验算（GB50010-2002）。

二、有限元分析的力学简化：

　　在采用有限元程序进行坝体工程力学分析时，如果按照真实的坝体模型进行分析，是一个三维问题，分析起来既麻烦又耗费时间和计算机资源，而且结果未必理想。本文根据弹性力学理论，将这种在纵向比较长而横断面相对比较小的坝体结构简化为平面应变的模式进行分析，即认为坝体结构在纵向是不变形的，没有位移，只在横断面方向产生位移，同时在纵向和横向都有应力产生，并且认为沿纵向在横断面方向所产生的位移是相等的，这样是进行了近似处理，由于边界条件的影响，在两侧河岸处的位移实际上比坝中要小，不过在坝中段采用这样的力学简化是完全合理的。位移边界的简化是将基础端视为固定端，因坝体嵌入基岩内，这样的简化是合理的。

三、Ansys建模与计算：

1、几何模型：

2、网格划分：

3、结构变形图：

四、计算结果分析与处理：

1、最值统计：

　　位移、应力和第一主应力的最大值和最小值，见下表。

表1

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋