文档介绍：ANSYS有限元分析
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[摘要]在任何工程领域,包括城市道路领域,有限元分析是进行现代科学计算的非常的重要的方法之一,利用有限元分析可以得到几乎所有的复种非常复杂的分析软件,因为对某一个实际问题,采用同样的有限元分析软件,不同的人也许可能会得到完全不一样的计算结果。用什么样的方法来评价和判断计算结构的有效与否和准确与否,这同样也是人们必须面对的重要的一个问题。
三、有限元分析的力学基础
由固体性质的材料组合而成的具有某种特定形状的物体在一定的约束边界下会产生变形,该物体中任意一个位置的材料都处于复杂的受力状态之中。当某个变形体受到外力的作用时,物体各个点的位置参数应该是最为直接的变量,它还会受到物体的体形状况、组成物体的材料质地以及外界荷载的影响。
四、有限元软件ANSYS选择的必要性
由于城市道路的结合处涉及到新老路基路面两个部分结构的相互作用与影响,并且这种相互作用很可能是高度非线性的,比如说新路基路面结构与老路基路面结构在结合处的接触以及粘接问题。这种相对比较复杂的非线性的行为并不能通过弹性层状体系理论,或是通过经典弹性力学的有关模型来解答。而有限元软件的出现明显为路基路面工程领域的力学分析提供了一个非常合适的工具,可以很方便地用来模拟道路材料的各种非线性,考虑不超过固定限值的尺寸的路基路面结构,考虑到各种情况的车轮压载的形式,从而弥补了多层次的弹性体系的理论的不足。所以为了研究新老路基路面的结合处的差异沉降的分析,本文采用了有限元软件ANSYS为工具,对于城市道路扩建工程中路基路面交接这方面的重点问题进行研究和分析。
五、有限元ANSYS软件的介绍
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件,能够进行包括结构、热、声、流体、电磁场等学科的研究。此外,ANSYS在土木、水利、岩土工程等领域有广泛的应用。岩土介质的力学性质非常复杂,影响其应力和变形的因素很多,例如岩土的结构、孔隙、密度、应力历史、荷载特征、孔隙水及时间效应等等,在如此之多的因素作用下要获得理论解几乎是不可能的,而用ANSYS可以很好地模拟岩土的力学性能:工程结构大多建筑在土基上,土体与结构的相互作用直接影响到结构的受力和变形情况,过去限于计算方法,结构设计中对于土体与结构的相互作用以及地基的沉降过程,只能作一些粗糙的假定,使得计算结果与实际情况相差很远,而ANSYS可以考虑非线性应力一应变关系及分期施工过程,使得实际情况在计算中得到较好的反映;此外用ANSYS还可以分析岩土的应力一变形与稳定性;边坡应力及稳定性;路基、软基、桩基等的承载能力与沉降分析;路基土工合成材料间的相互作用的模拟。[44]·[46]
ANSYS软件主要包含三个部分:前处理模块、分析计算模块和后处理模块。其中前处理模块给予了一种强大的实体建模以及甚至可以用来进行网格划分的工具,所以可以方便地构建出合适的有限元模型。分析计算模块包括结构分析(其中包含线性和非线性分析)、动力学分析、耦合分析等,可以模拟多种物理性介质的相互作用,具备优化和分析的能力;后处理模块甚至可以把计算结果以彩色的等值线表现、梯度表现、立体切片表现等图形方式显示出来,也可