1、兰州交通大学毕业设计(论文)1第一章 绪论第 一 节 黄 土 与 黄 土 的 湿 陷 性一、黄土和湿陷性黄土的概念黄土【loess】指的是在干燥气候条件下形成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷。黄土主要分布于世界大陆比较干燥的中纬度地带。我国的黄土的分布广泛，西起甘肃祁连山脉的东端，东至山西、河南、河北交接处的太行山脉，南抵陕西秦岭，北到长城，包括陕西、陕西、宁夏、甘肃、青海等五个省区的 220 多个县市，面积达 54 万平方公里，占全国土地面积的百分之六。湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在一定的压力下，下沉稳定后，受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉
2、，故在润陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。二、湿陷性黄土的分布在我国，黄土和黄土状土广泛分布在华北、西北等地，且地层多、厚度大。在这些地区，一般气候干燥、降雨量少，蒸发量大，属于干旱、半干旱气候类型。黄土分布地区年平均降水量在 250500 mm 之间。黄土在自重或一定荷重作用下受水浸湿后其结构迅速破坏而发生显著的附加下沉，以至在其上的建筑物遭到破坏。这是黄土的一种特殊性质。我国湿陷性黄土分布约占黄土分布面积的 60，大部分在黄河中游地区。由于各地黄土堆积环境、
3、地理和气候条件不同，致使其在堆积黄土的物理、力学性质等方面都具有明显的差别，湿陷性有自西向东、自北向南逐渐减弱的规律。第 二 节 国 内 外 湿 陷 性 黄 土 渗 流 研 究 现 状 及 发 展 趋 势半个世纪以来，黄土对水的特殊敏感性及其在黄土变形、强度和本构关系等力学特性上所表现出来的影响规律一直是黄土力学特性研究的中心，研究中出现了一系列重要的发展变化：由单轴压缩试验发展到三轴压缩试验，由常规三轴应力路径发展到多种复杂的应力路径，由对浸水湿陷量的研究发展到对湿陷敏感性的研究，由狭义的浸水饱和湿陷发展到广义的浸水增湿湿陷，由单调的增湿湿陷变形发展到增湿、减湿兰州交通大学毕业设计(论文)2
4、和间歇性湿陷变形，由将黄土作为直线变形体、非线性弹性体发展到作为弹塑性体，由宏观力学特性分析发展到宏、微观结合的力学特性分析，由研究原状黄土发展到研究击实黄土、挤密黄土和饱和黄土，由假定各向同性发展到研究各向异性，由对一些点上黄土的研究发展到黄土地区面上分布规律和经验关系的研究，由静力学特性的研究发展到动力学特性的研究，由对黄土力学特性的描述发展到对黄土力学特性的改造，由曾、应力研究发展到吸力及有效应力研究等。一、国外湿陷性黄土渗流的研究进展土体是自然生态环境的一个重要组成部分，它与人类的生活和生产活动有着极为密切的关系。在土体的固、液、气三相组成中，土体中的水分是最活跃的因素。州门对饱和土体
5、中水分运动问题的研究有较长的历史，其科学理论的形成始于 130 年前法国工程师 Darcy 所进行的试验，经不断完善和发展，形成了现在的地下水动力学。非饱和土体中水分运动问题一直是土体学研究的重要课题之一。上世纪下半叶以来，人们对非饱和土体中水分运动问题的研究主要采用形态学观点，定性地分析和描述土体中水分的保持和运动。随着科学技术的进步，本世纪初 Buckinghma(1907)首次将“毛管势”应用于土体水，出现了土体水分的能态学观点。经 30 年代和 50 年代的发展和逐步完善，加之电子计算技术的迅猛发展和各学科的相互渗透，非饱和土体水分运动研究出现了由经验到理论、从定性到定量的深刻变化，从
6、而对土体中水分运动规律的描述更加准确，土体水分特征参数的测定开始变得简单易行。自从 1856 年法国工程师达西(H(.Dalcy)通过均质砂土中液体渗流试验的研究总结出渗流的基本公式一一达西定律以来，渗流理论及其应用研究得到了迅速发展。虽然达西的试验研究是在均质砂土中液体作均匀流的情况下进行的，但是这个研究成果己被后来的学者推广到整个渗流计算中去。1863 年裘布依以达西定律为基础，研究了单向和平面径向地下水流稳定运动。1889 年俄国数学力学家 H.E.儒可夫斯基首先推导出了渗流微分方程。1922 年，H.E 巴甫洛夫斯基正式提出了求解渗流场的电模拟法，为解决比较复杂的渗流问题提出了一个有效
7、的工具。1931 年，Richards 将 Darcy 的线性渗流理论推广应用到非饱和渗流中以后，人们才开始了非饱和渗流的研究。水相流所满足的控制方程很快便建立起来，通常称之为 Richards 方程。基于 Richards 控制方程的饱和一非饱和渗流后来得到了深入的研究，并成功地应用到许多实际工程中 。1.2Buekleywv水相的渗流系数；kwwyhvk兰州交通大学毕业设计(论文)19一 y 方向的水力梯度，可以写成Darcy 定律也适用于非饱和土中水的流(Buckingham,1907; Richard,1931; Childs 和 Collis-George,1950)。但是，在非饱和
8、土中的渗透系数甲般不育服定为常数。相反，渗透系数是变数，主要剥卜饱和土含水量或基质吸力的函数。可以设想水仅通过水占有的孔隙空间流动，空间所占有的孔隙对水的流动来说是非传导性的流槽。所以，非饱和土中空气占有孔隙的形状可视为与固相相似，土可以处理为一种减小含水量的饱和土一样(Childs, 1969)。从而非饱和土中 Darcy 定律的适用性可以像饱和土中一样得到论证。曾进行过论证 Darcy 定律，对非饱和土适用性的试验。某一非饱和土的柱体，具有均匀的含水量及不变的压力水头，并施加不同的重力头梯度，在某一特定含水量下，对于作用于非饱和土上的不同水力梯度(即此时仅重力水头变俗，渗透系数 Kw 是常
9、数。换句话说，通过非饱和土的水流速与水力梯度呈线性比例关系，而渗透系数是一常数，这与饱和土中的情况相同，这证明 Darcy 定律也适用于非饱和土，但是，在非饱和土中渗透系数的划、将随不同体积含水量 Qw 而有所不同渗流问题通常分为稳态渗流和非稳态渗流的分析。对于稳态渗流分析，土体中任何一点的水头和渗透系数不随时间变化。对于月滩态渗流分析，水头(也可能是渗透系数)随时间变化。这些变化通常反映出边界条件随时间的变化.第 四 节 湿 陷 性 黄 土 地 基 的 工 程 处 治 措 施湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，根据
10、不同的地基土质和不同的结构物，地基处理应选用不同的处理方法。在勘察阶段，经过现场取样，以试验数据进行分析，判定属于自重湿陷性黄土还是非自重湿陷性黄土，以及湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、类别后，通过经济分析比较，综合考虑工艺环境、工期等诸多方面的因素。最后选择一个最合适的地基处理方法，经过优化设计后，确保满足处理后的地基具有足够的承载力和变形条件的要求。uyiwyh兰州交通大学毕业设计(论文)20对非自重湿陷性黄土地基，如基础下地基处理厚度达到压缩层下限，或达到饱和的自重压力与附加压力之和等于或小于该土层的湿陷起始压力，就可以认为地基的湿陷性全部消除。对自重湿陷性黄土地基，由于地基的湿陷量和湿陷
11、变形与自重湿陷性土层的厚度、浸水面积有关，而与压缩层厚度无关，所以必须处理基础地面以下的全部自重湿陷性黄土层。常用的地基处理方法有：土或灰土垫层法、土桩或灰土桩法、强夯法、重锤夯实法、桩基础法、预浸水法、土挤密桩法、化学加固法、其它加固方法(预浸水法、热加固法、水下爆破法、电火花加固法）等。各类地基的处理方法都应因地制宜，通过技术比较后合理选用。对于级以上湿陷性黄土地基处理如采用土或灰土垫层、土桩或灰土桩、桩基础预浸水法，不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。近几年来，强夯法以其处理地基施工简便、速度快、效果好、造价低等优点，在全国湿陷性黄土地区得到广泛应用和
12、推广。一、灰土和素土垫层法：1、将基底以下湿陷性土层全部挖除或挖至预计的深度，然后以灰土或素土分层回填夯实。垫层厚度一般为 1.03.0m。它消除了垫层范围内的湿陷性，减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷，可以使地基的自重湿陷表现不出来。这种方法施工简易，效果显著，是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法，经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到 300kPa(素土垫层可达 200kPa)且有良好的均匀性。2、施工中应注意的问题：（1 ）地基土的含水量，对于含水量较大，或曾局部基坑进水者，要采取相应的措施(如凉晒等)，严格控制灰土（或素土）的最佳含水量，对接近最佳含水量时，宁小勿大，偏大
13、时土体强度则显著下降，变形明显增大。 （2）垫层处理的宽度要达到规范要求，使碾压设备能充分碾压到位，还使形成的垫层压实度产生差异。 （3 ）严把质量关，施工中碾压分层的厚度不宜大于 30cm，并逐层检测压实度，达到设计规范要求。二、强夯法强夯法亦称动力固结法，通过重锤的自由落下，对土体进行强力夯实，以提高其强度，降低其压缩性，该法设备简单，原理直观，适用广泛，特别是对非饱和土加固效果显著。这种方法加固地基速度快，效果好，投资省，是当前最经济简便的地基加兰州交通大学毕业设计(论文)21固方法之一。强夯法处理地基是 20 世纪 60 年代由法国 Menard 技术公司首先创用的，这种方法是将很重的
14、锤（一般为 100400kN）从高处自由落下（落距一般为 640m）给地基以冲击力和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。此法最初仅用于加固砂土和碎石土地基。经过十几年的应用与发展，它已适用于加固从砾石到黏性土的各类地基土，这主要是由于施工方法的改进和排水条件的改善，强夯法由于具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，很快传播到世界各地。黄土作为形成地表覆盖层的次生物质，其分布相当广泛。在我国黄土覆盖面积多达 60 万 km2，占国土面积的 6%以上，其中西北黄土高原是我国湿陷性黄土最集中的地区。因此，对湿陷性黄土的处理以及技术、经济上的探讨，是一个既现实而又
15、迫切需要解决的问题，强夯法处理湿陷性黄土地基技术在建设中大量运用并取得巨大的成就。在湿陷性黄土地基土上进行强夯，当夯击能为 10002000 kN 时，一般可消除夯面下 5 8 m 深内黄土底湿陷性，5 m 深度内的土的压缩模量可提高到 150 MPa，容许承载力可提高到 200 kPa 以上。 强夯加固湿陷性黄土的作用机理：黄土是由沙砾、粗粉粒、大孔隙胶结构组成，黄土湿陷性是由于水和外力的作用产生的显著附加下沉。强夯是将大吨位重锤起吊到一定高度后自由落下，在极短时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，反复冲击及其产生的压缩波、剪切波和瑞利波，使土体受到瞬间的加荷（受压） 、卸荷（受拉）及剪切
16、的反复作用，土中孔隙压缩，同时土体周围产生裂隙，孔隙水顺利排出，土体迅速固结，使土粒原有的接触形式破坏而产生位移，变为新的较为稳定的接触形式，从而达到增加土体密度、提高强度的目的。强夯法处理湿陷性黄土：兰州交通大学毕业设计(论文)221、强夯法和换土法、灰土挤密桩、灰土井桩、灌注桩比较，有其独特的优点，尤其适于土质结构不均匀、土质情况差异的地基，更安全可靠。更重要的是强夯法处理湿陷性黄土地基是最经济、最有效、速度快的一种方法。2、对地基持力层为粉质黏土，饱和度大于 60%，含水量大于塑限含水量 3%，按规定不宜采用强夯时，认为采取如下处理措施，可进行强夯法施工。根据土质情况，进行人工成孔，做直
17、径为 300m 的 3：7 或 2：8 灰土柱，灰为生石灰，土的干容重为1.601.70g/cm3 左右，桩孔的深度为夯实厚度的 1.201.50 倍，桩孔的布置为三角形或梅花形，间距由计算而定（使其含水量降至 17%的最佳含水量） ，人工填实即可。然后再进行强夯施工，可达到理想的效果。3、强夯法在处理多层建筑软弱地基时在国内已取得不少经验，但对高层建筑尚未统一认识。4、强夯法适合于连片开发的建筑群，应统一施工，不宜同时使用几种方法进行穿插施工，若同时使用，互相影响较大。采用强夯法施工，要求在作小区详细规划的竖向设计时，必须考虑强夯的夯沉量影响，因为强夯后场地标高（自然地势）有所降低。5、由于
18、强夯法在施工过程中，重锤下落时(约隔 3min)要产生持续 0.501s 的地基振动。这种震波对邻近一定范围内的建筑物是没有损伤的。但其产生的噪音对附近居民有一定的影响，以适于建设现场的公害控制值 75dB 作为标准时，那么施工地点应离开住宅 50m 以外为宜。强夯法不仅能提高地基土的强度，降低其压缩性，还能改善抗振动液化的能力和消除土的湿陷性，因此它不仅适用于处理碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土和素填土地基，还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基。其特点是：可使用工地常备简单设备；施工工艺、操作简单；适用土质范围广，加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高 25 倍；压缩性
19、可降低 210 倍，加固影响深度可达610m；工效高，施工速度快（一般设备每月可加固 500010000m 地基） ，较换上回填和桩基可缩短工期一半；节省加固原材料；施工费用低，节省投资，比换土回填节省 50费用，与预制桩加固地基相比，可节省投资 5070等。6、施工中注意的问题：(1)首先在设计阶段，应考虑湿陷性黄土处于哪一种类别、等级，以及场地等因素，因为强夯的夯击能量，夯点布置，夯击深度，夯击次数和遍数等因场地而异，土的含兰州交通大学毕业设计(论文)23水量、孔隙比及夯击的单位面积夯击能对湿陷性黄土的强夯有效加固深度起着重要的作用。在经过试夯后确定出设计参数，确定施工设计方案，因此不经试
20、夯确定施工参数往往会给工程造成后患。(2)由于强夯影响深度内土的含水量差异，会导致局部处理效果不佳，对于此种情况必须采取土的增湿或减湿措施，以免出现橡皮土情况。如有此种情况，应立即停止夯击，当凉晒一定时间后，在夯击坑内加入碎石类的粗骨料，继续夯击。(3)施工中在控制关键工序上严把质量关，因为一份设计提供后，锤重、落距、夯点布置等是没有随意性的，而唯一可能被人为改变的是夯击次数，因在试夯时根据最后夯击的沉降量来确定夯击次数的，当别的参数已确定后，它就成为影响处理的唯一因素，所以施工中应以它为质量控制的关键工序管理点。(4)强夯结束后，检测的重点是判定它的有效加固深度是否达到设计要求，因为有效加固
21、深度的第一标准应是消除湿陷性，也就是以 0.015 作为判别指标。所以检验s手段应采用探井取不扰动土试样进行检测。当这一指标达到要求后，一般情况下对承载力的要求等也均可满足。三、深层搅拌桩法1、探层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动，基本不挤土，低噪音等特点。深层搅拌桩的固化材料有石灰、水泥等，一般都采用后者作固化材料。其加固机理是将水泥掺入粘土后，与粘土中的水分发生水解和水化反应，进而与具有一定活性的粘土颗粒反应生成不溶于水的稳定的结晶化合物，这些新生成的化合物在水中或空气中发生凝硬反应，使水泥有一定的强度
22、，从而使地基土达到承载的要求。深层搅拌桩的施工方法有干法施工和湿法施工两种，干法施工就是“粉喷桩” ，其工艺是用压缩空气将固化材料通过深层搅拌机械喷入土中并搅拌而成。因为输入的是水泥干粉，因此必然对土的天然含水量有一定的要求，如果土的含水量较低时，很容易出现桩体中心固化不充分、强度低的现象，严重的甚至根本没有强度。在某些含水量较高的土层中也会出现类似的情况。因此，应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%，在饱和土层或地下水位以下的土层中应用更好。湿法施工是将水泥搅拌成浆后注入土中的方法。水泥浆通过柱塞式泥浆泵强制注入，除非特殊情况很少断浆，施工中一般采用预搅下沉时就喷浆的工艺，因此桩体的兰州交通大
23、学毕业设计(论文)24均匀性比干法施工好。但喷浆增加了水泥土的含水量，强度会受到一定影响，实际应用时需根据土的工程性质，尤其是含水量情况作出适当的选择。2、施工中应注意的问题： (1)必须在设计或施工中采取有效措施来保证搅拌桩复合地基各参数能达到各自的设计值，否则设计的可靠度会降低，如桩端为硬土，或桩长超过临界桩长时， (桩间土承载力拆减系数) 取值高于规定，就必须采取设置褥垫层或其他方法使桩间土发挥较高的强度，选用较高的桩体强度时，就必须采取增加水泥用量、掺加外加剂、复搅等措施，才能保证设计与预期的实际结果比较一致。 (2)施工中为达到强度要求，有必要进行复搅。复搅是在桩的一部分或桩的全长重
24、复搅拌一次，其作用是：改善桩体的均匀性，如第一次注浆不均匀时，可通过复搅调节，提高桩长方向上的均匀程度，同时，也使桩截面内的均匀性得到改善。现场不同桩段有不同的水泥掺入比，使不同桩段有不同的桩身强度。 (3)加强施工管理，因为桩体的固化材料需由压缩空气作载体，而气体流速、流量受土层情况的影响，人工难以调节，所以施工机械应采用带有自动控制喷浆、喷粉的装置，以消除施工中一些人为因素，便于监督检查，避免由于喷浆和喷粉不均匀或者喷浆量、喷粉量未达到设计要求而发生断桩问题。(4)现场施工中应勤于检查，严格监督。深层搅拌桩属于一种柔性桩，桩身检测较困难，施工时质量有疏忽，就可能发生断桩现象。目前用低应变动
25、测法检测搅拌桩的质量得到了肯定，可用此法或结合抽芯取样检测法控制质量。上述几种湿陷性黄土地基的处理方法，近年来在公路建设中被广泛使用，都取得了良好的效果。随着科学技术的迅速发展，对新型材料的研究使用，对湿陷性黄土地基的处理方法越来越多，也有了一定的施工经验。在近十几年开始采用的有孔内深层强夯法 CFG(水泥粉煤灰碎石桩)法、夯坑置换法、压力灌浆法等，都不失为好方法。但不管是采用那种方法，只要有严密的质量控制手段，都可能经济而有效地获得期望的效果。兰州交通大学毕业设计(论文)25第三章 ANSYS 概述第 一 节 有 限 元 法 简 介自从 20 世纪 60 年代 Clough 第一次提出“有限
26、单元法(或称有限元法)”这个名称以来，经过 40 多年的发展，它如今已经成为工程分析中应用最广泛的数值计算方法。由于它的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视，伴随着计算机科学和技术的飞速发展，有限单元法现已成为计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。一、有限元法的基本思路在工程或物理问题的数学模型(基本变量、基本方程、求解域和边界条件等)确定以后，有限元法作为对其进行分析的数值计算方法的基本思路可简单概括为以下 3 点：(1)将一个表示结构或连续体的求解域离散为若干个子域(单元)，并通过它们边界上的节点相互连接为一个组合体。(2)用每个单元内所假设的近似函数来分片表示全求解域内待求解
27、的未知场变量，而每个单元内的近似函数由未知场函数(或其导数)在单元各个节点上的数值和与其对应的插值函数来表示。由于在连接相邻单元的节点上，场函数具有相同的数值，因此将它们作为数值求解的基本未知量。这样一来，求解原待求场函数的无穷多自由度问题转换为求解场函数节点值的有限自由度问题。(3)通过和原问题数学模型等效的变分原理或加权余量法，建立求解基本未知量(场函数节点值)的代数方程组或常微分方程组。此方程组称为有限元求解方程，并表示成规范化的矩阵形式，接着用相应的数值方法求解该方程，从而得到原问题的解答。二、有限元法的特点有限元之所以能有如此广泛的用途，是因为它有其自身的特点，概括如下：(1)对于复
28、杂几何构形的适应性。由于单元在空间上可以是一维的、二维或三维的，而且每一种单元可以有不同的形状，同时各种单元可以采用不同的连接方式，所以，工程实际中遇到的非常复杂的结构或构造都可以离散为由单元组合体表示的有限元模型。(2)对于各种物理问题的适用性。由于用单元内近似函数分片表示全求解域的未知场函数，并未限制场函数所满足的方程形式，也未限制各个单元所对应的方程必须有兰州交通大学毕业设计(论文)26相同的形式，因此它适用于各种物理问题，如线弹性问题、弹塑性问题、粘弹性问题、动力问题、屈曲问题、流体力学问题、热传导问题、声学问题、电磁场问题等，而且还可以用于各种物理现象相互耦合的问题。(3)建立于严格
29、理论基础上的可靠性。因为用于建立有限元方程的变分原理或加权余量法在数学上已证明是微分方程和边界条件的等效积分形式，所以只要原问题的数学模型是正确的，同时用来求解有限元方程的数值算法是稳定可靠的，则随着单元数目的增加(即单元尺寸的缩小)或是随着单元自由度数的增加(即插值函数阶次的提高)，有限元解的近似程度不断地被改进。如果单元是满足收敛准则的，则近似解最后收敛于原数学模型的精确解。(4)适合计算机实现的高效性。由于有限元分析的各个步骤可以表达成规范化的矩阵形式，所以求解方程可以统一为标准的矩阵代数问题，特别适合计算机的编程和执行。随着计算机硬件技术的高速发展，以及新的数值算法的不断出现，大型复杂
30、问题的有限元分析已成为工程技术领域的常规工作。第 二 节 ANSYS 简 介 11ANSYS 软件是融合结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通等一般工业及科学研究。该软件可在大多数计算机及操作系统中运行，从 PC 到工作站再到巨型计算机，ANSYS 文件在其所有的产品系列和工作平台上均兼容。一、ANSYS 的功能ANSYS 包括以下主要功能模块：1.结构分析2.热分析3.电磁分析4.流体分析5.耦合场分析二、ANSYS 分析的基本过程ANSYS 分析过程包括包含 3 个主要的步骤，即前处理、加载并求解和后
31、处理。1.前处理兰州交通大学毕业设计(论文)27前处理是指创建实体模型及有限元模型。它包括创建实体模型、定义单元属性、划分有限元网格、修正模型等几项内容。可以通过 4 种途径创建 ANSYS 模型：(1)在 ANSYS 环境中创建实体模型，然后划分有限元网格。(2)在其它软件中创建实体模型，然后读入到 ANSYS 环境中，经过修正后划分有限元网格。(3)在 ANSYS 环境中创建节点和单元。(4)在其它软件中创建有限元模型，然后将节点和单元数据读入 ANSYS。单元属性是指划分网格前必须指定的所分析对象的特征，这些特征包括材料属性、单元类型、实常数等。需要强调的是，除了磁场分析以外，用户不需要
32、告诉 ANSYS 使用的是什么单位制，只需要自己决定需要使用何种单位制，然后确保所有输入值的单位制统一，单位制会影响输入的实体模型尺寸、材料属性、实常数及载荷等。2.加载并求解ANSYS 中的载荷可以分为以下几类：(1)自由度 DOF定义节点的自由度值。(2)面载荷(包括线载荷 )作用在表面的分布荷载。(3)体积载荷 作用在体积上或场域内。(4)惯性载荷 结构质量或惯性引起的载荷。在进行求解之前，用户应进行分析数据检查，包括以下内容：(1)单元类型和选项，材料性质参数，实常数及统一的单位制。(2)单元实常数和材料类型的设置，实体模型的质量特性。(3)确保模型中没有不应存在的缝隙，特别是从 CA
33、D 中输入的模型。(4)壳单元的法向，节点坐标系。(5)集中载荷和体积载荷、面载荷的方向。(6)温度场的分布和范围，热膨胀分析的参考温度。3.后处理ANSYS 提供了两个后处理器：(1)通用后处理器(POST1)用来观看整个模型在某一时刻的结果。(2)时间历程后处理(POST26)用来观看模型在不同时间段或载荷步上的结果，常用于处理瞬态分析和动力分析的结果。兰州交通大学毕业设计(论文)28第 三 节 单 元 简 介 PLANE55单元性质：2 维 热实体单元PLANE55 单元说明PLANE55 可以作为平面单元或轴对称环单元，用于 2 维热传导分析。本单元有 4 个节点，每个节点只有一个自由
34、度 温度。本单元适用于 2 维，稳态或瞬态热分析。本单元也可以考虑由常速流动的质量所输送的热流。如果包含热单元的模型还要用于结构分析，应该用等价的结构单元 (如 PLANE42) 替换本单元。具有中间节点的类似单元是 PLANE77。能够承受非轴对称载荷的轴对称单元是 PLANE75。存在一个选项，使本单元可以用多孔渗流介质来模拟非线性稳态流动。兰州交通大学毕业设计(论文)29第四章 基于 ANSYS 的非饱和湿陷性黄土二维渗流的数值分析第 一 节 有 限 元 模 型 的 建 立一、有限元建模方法的选择利用 ANSYS 软件建立有限元模型，有两种建模方法：一是利用实体造型功能，首先创建结构的实
35、体模型，然后再在实体模型的基础上，进行网格划分操作，完成有限元模型；二是直接生成有限元网格的方法。对于直接生成有限元网格的方法，对一些简单实体而言，比较容易实现，而对于复杂结构，要想利用该方法，必须进行大量的简化才能够进行。大量简化以后的模型能否反映实际结构，尚需进一步探讨。而且，直接生成有限元网格，网格的密度是一定的，因此在建模之前，对用多少单元能够描述实际结构必须心中有数，网格密度的修改比较麻烦。而在实体模型的基础上划分网格，可很方便地控制网格的密度，适合于复杂结构的建模。因此，本文在建模时采用实体建模的方法。二、模型简化和假设第 二 节 一、方案一下有限元模型二、方案二下有限元模型三、方案三下有限元模型兰州交通大学毕业设计(论文)30结 论
