ANSYS Mechanical

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3.

Рис. 12.5 Билинейная модель с кинематическим упрочнением для арматуры

Результаты расчета

Результаты эксперимента [Источник] и расчетов для трех рассмотренных вариантов представлены в виде зависимостей “перемещение-нагрузка”, картин трещинообразования и в таблице.

Таблица 12.2 Сопоставление результатов расчёта. “Предельные” нагрузки на балку, Pmax, кН

Рис. 12.6 Зависимости перемещения-нагрузка для варианта А1

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3.

Рис. 12.7 Зависимости перемещения-нагрузка для варианта А2

Рис. 12.8 Схема трещинообразования по расчету и эксперименту для варианта А2

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3.

Рис. 12.9 Зависимости перемещения-нагрузка для варианта А3

Рис. 12.10 Схема трещинообразования по расчету для варианта А3

vk.com/club152685050ANSYS Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Задача 13. Нелинейная модель грунта – устойчивость насыпи на слабом основании

Постановка задачи

Для одного из горнодобывающих предприятий следовало определить допустимую высоту внутреннего автомобильного отвала. В основание отвала залегают твердые глины, однако фильтрующая в основании вода замачивает поверхностный слой глины и переводите его в пластическое состояние. Тело отвала сложено грунтами типа супеси. Прочностные показатели отвальной массы и контактного слоя определены крупномасштабными испытаниями. Упругие характеристики выбраны приближенно по таблицам СНиП.

Требуется расчетно определить допустимое значение высоты отвала – значение, при котором происходит сильное «оползневое» нарастание перемещений (изменение начальной формы).

Таблица 13.1

На практике имел место оползень, когда высота отвала была увеличена до 45м

Рис. 13.1 Расчетная ANSYS-модель

Методика расчёта

Использован четырехузловой элемент плоских деформаций PLANE42. Расчетная сетка показана на рисунке 32.1. Контактный слой смоделирован контактными элементами TARGE169 и CONTAC171 со назначением соответствующего сцепления.

Поскольку напряжения на уровне подошвы пропорциональны плотности и высоте, для упрощения моделирования координаты узлов были подготовлены исходя из высоты откоса 10 м и не пересчитывались. Увеличивалось значение ускорения силы тяжести при постоянной плотности.

vk.com/club152685050ANSYS Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Применялась модель поведения грунта по Друкеру-Прагеру. Характеристики грунтов приведены в таблице 32.1.

Решение выполняется методом Ньютона-Рафсона с автоматическим выбором шага в приращениях по высоте склона. Для улучшения сходимости применен несимметричный решатель с адаптивным спуском.

Решение выполнялось вплоть до высоты 60 м.

Результаты расчета

На рисунках приведены графики зависимости горизонтальных перемещений характерных узлов в зависимости от высоты склона, начальная и деформированная конфигурации для начальной высоты склона 60 м и зоны пластичности для нескольких высот.

При начальной высоте склона около 42м произошло резкое увеличение горизонтальных смещений (оползень).

Рис. 13.2 Горизонтальные и вертикальные перемещения характерных узлов (м) в зависимости от высоты склона.

Рис. 13.3 Начальная и деформированная конфигурации для начальной высоты склона 60м

vk.com/club152685050ANSYS Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 13.4 Зоны пластичности (показаны красным) для расчетных высот склона h=30-49м

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Задача 14. Нестационарный нелинейный анализ температурных полей – распределение температурных полей в ж/б колонне при пожаре

Постановка задача

Одной из задач расчетов огнестойкости строительных конструкций является определение полей температур для колонны сечением 400×400 мм при четырехстороннем огневом воздействии стандартного пожара по ISO 834.

Указанные в МДС 21-2.2000 нелинейные теплофизические характеристики тяжелого бетона на гранитном (силикатном) заполнителе приведены в таблице 31.1 и на рис. 14.1.

Рис. 14.1 Расчетная модель (1/4 колонны)

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Выпаривание учтено вводом дополнительной теплоемкости, равной общей теплоемкости содержащейся воды (при типовой влажности 3%), как это показано на рис.14.2.

Рис. 14.2 Использованные при расчетах зависимости теплоемкости (справа) и теплопроводности (слева) от температуры

Методика расчета

Ввиду симметрии задачи и нагружения рассмотрена четверть модели (рис. 14.1). Применялись двадцатиузловые изопараметрические элементы SOLID90 (один слой КЭ по высоте колонны). Для удобства ввода тепловых нагрузок применены поверхностные элементы SURF152.

При расчете температур учитывался конвективный Qc и лучистый Qr теплообмен между нагретой средой и поверхностью конструкции. Приведенная степень черноты для системы “нагретая среда−бетонная поверхность” принята равной εred = 0,56.

Арматура при тепловом расчете (аналогично [Источник]) не учитывалась. Выпаривание учтено вводом дополнительной теплоемкости, равной общей теплоемкости содержащейся воды (при типовой влажности 3%), как это показано на рис. 14.2.

Расчеты выполнялись в диапазоне 0-240 минут. Применялась процедура НьютонаРафсона с автоматическим выбором шага. Начальный шаг принят равным 1 секунде.

Результаты расчета

На графиках рис. 14.3 приведено изменение во времени температур для точек сечения на диагонали. На рис. 14.4−14.7 для справки приводятся изотермы для Т=60, 120 и 180 мин. по результатам расчетов ANSYS и по МДС 21−2.2000. Полные результаты сравнения для ряда характерных точек приводятся в таблице.

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 14.3 Изменение во времени температур для характерных точек колонны 400×400 мм при четырехстороннем огневом воздействии стандартного пожара.

Газ (метка FLAME) и точки на диагонали (указана координата X=Y, мм)

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 14.4 Изотермы в колонне 400×400 мм (модель 1/4) при четырехстороннем огневом воздействии стандартного пожара длительностью 60 минут по результатам расчетов

ANSYS и по данным МДС 21-2.2000