基于ANSYS混凝土重力坝流固耦合动力特性分析

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ansys流固耦合模态分析

有问题可以发邮件给我一起讨论**************FSI流固耦合命令求解流固耦合问题使用ANSYS计算结构在水中的模态时, FLUID29,FLUID30单元分别用来模拟二维和三维流体部分,相应的结构模型则利用PLANE42单元和SOL ID45等单元来构造，其中，PLANE42和SOL ID45分别是用来构造二维和三维结构模型的单元。

FLUID30是流体声单元,主要用于模拟流体介质及流固耦合问题。

该单元有8 个节点,每个节点上有4 个自由度,分别是XYZ上3个方向位移自由度和1个压力自由度,为各向同性材料。

输入材料属性时,需要输入流体的材料密度(作为DENS 输入)及流体声速(作为SONC输入),流体粘性产生的损耗效应忽略不计。

FLUID29是FLUID30单元在二维上的简化，少了一个Z向的位移。

SOLID45单元用于构造三维实体结构。

单元通过8 个节点来定义,每个节点有3 个沿着XYZ方向平移的自由度。

PLANE42是SOLID45单元在二维上的简化。

在利用ANSYS建模分析时,流场域单元属性分为2种,由KEYOPT(2)(指定流体和结构分界面处结构是否存在) 控制,在流固耦合交界面上的单元KEYOPT(2) = 0 ,表示分界面处有结构,其他流体单元KEYOPT(2)=1,表示分界面处无结构。

流体-结构分界面通过面载荷标志出来,指定FSI label可以把分界面处的结构运动和流体压力耦合起来,分界面标志在分界面处的流体单元标出。

数值分析的步骤1) 建立流体单元的实体模型。

建立流体模型,需要确定流体域的范围,可以把无限边界流体简化成流体区域的半径为固体结构半径的10倍。

2) 标记流固耦合界面。

选取流体单元中流固交界面上的节点,执行FSI 命令,流固耦合交界面的处理:流体与固体是两个独立的实体,在划分单元时在两者交界面上的单元网格要划分一致,这样在交界面上的同一位置一般就有两个重合的节点,一个节点属于流体单元,一个节点属于固体单元,这两个重合节点在交界面的位移强制保持一致。

基于ANSYS的流固耦合动力分析方法

Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＢａｅｎｔｅｔｅｒｔｃｌｎｌｓｓｏｈｌｍｅｔｓｄｏｈｈｏｅｉａａｙｉｆｅｅｅｎｓｉＡＮＳａｔｎＹＳ，ｈｄ１ｎｌｓｓｍｅｈｄａｄｓｅｓｔｅｍｏａａｙｉａｔｏｎｔｐｆｒｔｅｃｎｉｖｒｐｌｒｉｆｒｎｅｔｓｏｔｒｗａｔｄｅ．Ｎｕｒｃｌｅａｌｓｗｅｅｇｖｎｆｒｔｅｃｎｉｏｈａｔｌｅｉａｓｉｄｆｅｅｔｄｐｈｆｅｌｎｗａｅｓｓｕｉｄｍｅｉｘｍｐｅｒｉｅｏｈａｔａ — ｌｖｒｐｌｒｔｉｉｅｅｔｄｐｈ，ｎｈｅｕｔｆｎｔｒｌｒｑｅｃｅｒｏａｅｔｈｘｅｉｎａｅｅｉａｓｗｉｈｎｄｆｒｎｅｔａｄｔｅｒｓｌｓｏａｕａｅｕｎｉｓｗｅｅｃｍｐｒｄｗｉｔｅｅｐｒｌｆｆｈｍｅｔｌｄｔｍｏｖｒｙｔｅｆａｉｉｔｆｔｅｃｌｕａｉｎｍｅｈｄＴｈｕｒｃｌｒｓｌｓｏｈｉｓｈｅａｕａｒ一ａｕｔｅｉｈｅｓｂｌｙｏｈａｃｌｔｔｏ．ｆｉｏｅｎｍｅｉａｅｕｔｆｔｅｆｔｔｒｅｎｔｒ１ｆｅｒｑｅｃｅｎｉｒｔｎｍｏｅｆｔｅｓｉｄｅｉｔｒｏｕｎｉｓａｄｖｂａｉｄｓｏｈｐｎｌｎｗａｅｆｏ
杨吉新，张可。慧慧党

ANSYS流固耦合分析成功的条件

ANSYS流固耦合分析成功的条件1.首先在建模和条件设置方面要按照这样的设置顺序：(1)选取流体单元，（打开keyopt（4）选项）,建立流体模型，注意此处挖去固体所占的空间，然后分区划分流体场网格（好像在ls_dyna里面不要挖去固体所占空间），注意靠近挖去空间的部分网格应该细小些，还有若要采用remesh在计算中重划网格，一定要使用三角形单元（所有流体场）(2)流体场模型建立完成后，首先要在流固耦合的边界上施加流体耦合标签FSI，然后在在流体场区域施加必要的边界条件，诸如位移约束，速度、压力等等。

然后设置求解流体场的时间步长、求解时间、流体属性,打开ALE选项（瞬态分析）网格重画属性等等(3)这样的工作完成后，进入/prep7，加入固体单元，设置固体材料属性，在挖去的部分建立固体模型，划分固体网格，在固体网格与流体场接触的固体边界上施加流体耦合标签FSI，注意要和前面的number相同。

(4)为固体实际必要的约束条件（看是固体推动流体还是流体推动固体）(5)设置固体求解的时间步长和求解结束时间(6)设置流固耦合属性，（看是固体推动流体还是流体推动固体），求解时间步长和求解时间，收敛准则，迭代次数等等。

(7)保存求解。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－总之，在流固耦合分析中，你最好要按着先流体后固体再耦合的属性设置顺序，流固耦合标签FSI要分别加在流固耦合边界的流体边界上和固体边界上，加在的顺序要按照上面所述。

在实际的建模中，流固耦合的边界上由于建模的原因会出现节点的重合现象，注意一定不要使用捏合节点的命令来将重合的节点变成一个，这个很重要。

固体单元一定要设置求解的时间步长和求解中止时间，时间步长一般和求解流体场和流固耦合的时间步长相等。

ALE＋remesh选项是解决瞬态流固耦合问题的一个很重要的方法，流固耦合一般要伴随着流体的形状改变和位置的移动，因此首先启动ALE选项使流体与固体的耦合边界保持一致并规则化流场内部由于挤压而畸变的网格，其次若网格畸变的过于严重，就要启动remesh选项重新划分网格单元。

应用ANSYS软件进行混凝土重力坝的有限元静力和模态分析

应用ANSYS软件进行混凝土重力坝的有限元静力和模态分析丰梦梦等【摘要】采用ANSYS结构分析软件，通过对某小型混凝土重力坝工程进行有限元静力和模态分析，研究探讨了坝体在满库工况下的变形和应力分布，以了解坝体在工况下的工作形态。

同时，进行高阶模态分析，了解坝体的自振频率和振型并进行简单分析，最后做总结【关键词】ANSYS软件静力分析模态分析混凝土重力坝1 前言我国土地辽阔，水资源丰富，可以开发的水电容量约为3.78亿KW，据世界第一位。

目前我们已经修建了如三峡、小浪底等大型水利水电工程，而这些工程也在我国经济建设中发挥了巨大的作用。

建国以来，随着技术的提高，各种各样型式的重力坝在坝工设计中占了很大的比重。

重力坝是一种主要依靠坝体自重产生的抗滑力来维持自身稳定的坝型。

近年来，混凝土重力坝在重力坝中所占的比重越来越大。

混凝土重力坝以具有安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、设计和施工技术简单，易于机械化施工、对不同的地形和地质条件适应性强等优点而被广泛应用[1]。

但由于许多坝都是建立在地震多发和高烈度地区，一旦遭到破坏将会带来难以估计的经济和损失，因此对大坝做模态分析，计算分析它的固有频率和振型，为重力坝的抗震稳定性分析奠定基础。

2 有限元模型建立某工程非溢流混凝土重力坝，高17米，宽24米，顶宽5米。

上游面坡度为1：0，下游面坡度为1：0.8[2]。

假设大坝的基础是嵌入到基岩中，地基是刚性的。

大坝采用的材料参数为：弹性模量E=3.5GPa，泊松比ν=0.2，容重γ=25KN/m3。

水的质量密度1000kg/m3。

模型见图一2.1静力分析SOLID186是一个高阶3维20节点固体结构单元，SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。

本文使用SOLID186单元进行数值模拟分析。

按照满库状态施加荷载，基础是刚性，底面施加约束，对整个重力坝施加重力荷载，然后求解分析。

分析结果见图二、图三、图四、图五。

ansys流固耦合案例

ansys流固耦合案例流固耦合是指流体和固体之间相互作用的一种现象，也是工程实际中经常遇到的一种情况。

在ANSYS软件中，可以通过流固耦合分析来模拟和研究这种相互作用。

下面列举了10个符合要求的ANSYS 流固耦合案例。

1. 水流对桥梁的冲击分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究水流对桥梁结构的冲击力和应力分布情况，以评估桥梁的稳定性。

2. 水下管道的流固耦合分析：通过ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟水下管道在水流作用下的应力和变形情况，以确定管道的安全性能。

3. 水泵的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟水泵在工作状态下的流体流动和叶轮的应力分布，以优化水泵的设计。

4. 风力发电机叶片的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究风力发电机叶片在风力作用下的变形和应力分布情况，以提高叶片的性能和可靠性。

5. 汽车底盘的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟汽车底盘在行驶过程中的气动力和振动响应，以改善车辆的稳定性和乘坐舒适性。

6. 船舶结构的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究船舶结构在船体运动和海洋波浪作用下的应力和变形情况，以提高船舶的稳定性和安全性。

7. 石油钻井过程中的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟石油钻井过程中的井筒流体流动和井壁的应力分布，以优化钻井工艺和提高钻井效率。

8. 液压缸的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究液压缸在工作过程中的液体流动和缸体的应力分布情况，以提高液压缸的性能和可靠性。

9. 燃烧室的流固耦合分析：利用ANSYS软件中的流固耦合模块，模拟燃烧室内燃烧过程中的流体流动和壁面的热应力分布，以改善燃烧室的燃烧效率和寿命。

10. 水轮机的流固耦合分析：通过ANSYS流固耦合分析，研究水轮机叶片在水流作用下的变形和应力分布情况，以提高水轮机的转换效率和可靠性。

以上是符合要求的10个ANSYS流固耦合分析案例，这些案例涵盖了不同领域和不同类型的流固耦合问题，可以帮助工程师和设计师更好地理解和解决实际工程中的流固耦合问题。

ANSYS流固耦合分析实例

（Time） 4. 在整个视窗的右底边Tabular Data面板，在表中相对应于时间
为0 [s]设置压力为100 [pa] 5. 表中需要继续输入两排参数，100 [pa]对应于0.499 [s]， 0 [pa]
对应于0.5 [s]
模拟中固体问题的描述—记录ANSYS输入文件
现在，模拟设置已经完成。在Simulation中ANSYS MultiField 并不运行，因此用求解器按钮并不能得到结果 1. 然而，在目录树中的高亮 Solution 中，选择 Tools > Write ANSYS Input File，把结果写进文件OscillatingPlate.inp 2. 网格是自动生成的，如果想检查，可以在目录树中选择Mesh 3. 保存Simulation数据，返回Oscillating Plate [Project]面板，存储Project
固定支撑：为确保薄板的底部固定于平板，需要设置固定支撑条件。
1. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert > Fixed Support
2. 用旋转键旋转几何模型，以便可以看见模型底面（low-y），然后选择并点击底面（low-y）
3. 在Details窗口，选择Geometry，然后点击No Selection使Apply 按钮出现（如果需要）。点击Apply以设置固支。
设置仿真类型： 1. 选择 Insert > Simulation Type. 2. 应用以下设置： 3. 点击OK
设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置ANSYS MultiField
建立流体物质 1. 选择 Insert > Material. 2. 把新物质名定义为 Fluid. 3. 应用以下设置

基于ANSYS的碾压混凝土重力坝静动力分析

Ｋｅｒｓ：ＡＮＳｙｗｏｄＹＳ；ＴＥＣＰＤＴ；ｄｎｍｉａｙｉ；ｄｃｍｐｓｔｏｔｏｆｖｂａｏｄＩｙａｃａｌｓｓｅｏｏｉｎｍｅｄｏｉｒｔｎｍｏｅｎｉｈｉ
ｌ计算分析软件介绍
本文采用大型通用软件ＡＳＳ进行有限元的ＮＹ前处理及计算，ＮＹＡＳＳ软件是世界范围内增长最快的ＣＥ软件，第一个通过Ｉ０９０质量认证的分Ａ是Ｓ０１
ｆｕｄｔｎｕｄｒｔｅｄｓｏｄｔｎａｄｆａｌｍｄｐｒｉｆｓｂｌｆｔｅＲＣｇａｔａｔｒａｉｅｏａｏｅｅｉｃｎｉｏｎｙａｅａａｐｓｏｔｉｔｏＣｒｖｙｄｎｉｎｈｎｇｉｎｉｌｎａａｌａｉｙｈｉｍａｅｔ．ｌｎｖ
据。它能够快速的将大量数据转化为易于理解的图表或图象，表现方式有等值线、Ｄ流线、其３网格、向量、面、片、剖切阴影、色等。此外，ＥＰＤＴ软件上ＴＣＩ具有很强大的宏处理功能。宏是一套指令集，自能动完成一系列的图形操作。宏处理对图形的复杂操作提供了很大方便。
ＴｈｔｔｃａｄＤｙａｉａｙｉ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｆＲＣＣａｉｙＤａｓｄｅＳａｉｎｎｍｃＡｎｌｓｓｏＧｒｖｔｍＢａｅｏｎＡＮＳＹＳ
ＺＯｉ —ｈｎＹｕＧＮｉｉＺＡＧＣｉ【２ＨＵＸａｏｏｇ，ＵＹｅ，ＯＧＢ —ｎｇ，ＨＮａ一）ｕｎｉ

基于Ansys对于坝体的三种工况研究讲解

基于Ansys对于坝体的研究分析报告坝体及相关建筑在使用过程中，会承受如重力、净水压力、淤泥荷载、浪压力、扬压力等各种作用，而我们在设计、建造这个建筑之前，要分析其产生的应力、应变进而选取材料和校核材料的安全性。

为分析所需，基于Ansys软件建立相应的模型，并施加荷载和作用，在三种工况下校核结构的安全性。

一：分析对象1：坝体的几何参数：2：基岩的几何参数：二：作用及荷载（1）约束基岩左右两端受x 方向的位移约束，基岩下端受x 、y 两个方向的位移约束。

（2）静水压力正常蓄水位高程91.75m ，防洪高水位97m ，校核洪水位101m 。

对应下游水位分别为15m ，20m 和25m 。

（3）泥沙荷载坝前泥沙淤积高程： 25m 。

坝前泥沙浮容重：6.0kN/m 3，淤沙内摩擦角：12°。

坝面上单位宽度上的泥沙压力为221(45)22s sk sb s p h tg ϕγ=︒- 式中： sk p ——淤沙压力标准值（KN/m ）；sb γ——泥沙的浮容重，取6kN/m 3；s h ——泥沙淤积深度（m ）；s ϕ——淤沙的内摩擦角，12°。

（4）浪压力50年一遇计算风速21m/s ，多年平均最大风速14m/s ，有效吹程1km 。

（5）扬压力取渗透压力强度系数α＝0.25，帷幕中心线坐标X=10m 。

三：选用单元及划分网格1) 单元选择：Solid –Quad 4node 422) 材料参数：坝体和基岩分别设置，见上图。

3) 划分网格：坝体部分-外围线按1m 每格划分，整体按自由网格划分。

基岩部分-靠近坝体网格密集，坝基面水平线上基岩外围线按20份、4的比率划分；垂直地表的按20份、0.25的比率划分；基底均分。

整体基岩自由网格划分。

四：三种工况的具体Ansys设置1)正常蓄水位（其中括号内为承载能力极限状态时的分项系数）上游水位高程为91.75m，下游水位高程为15m。

（1）上下游静水压力（分项系数为1.0）gradient 斜率为-9810 沿y轴方向，分别取91.75m和15m在各自位置。

基于ANSYS软件的混凝土重力坝分析

基于ANSYS软件的混凝土重力坝分析作者：冯萍来源：《科技创新与应用》2018年第29期摘要：重力坝的优点：（1）比较好建造，对环境要求也不高；（2）工作效果很好；（3）运行相当安全；（4）泄洪方便，导流容易；（5）受力明确，结构简单。

不足的地方：重力坝工作特点，是依靠自重的作用，来维持重力坝本身的稳定，所以防滑这部分的工作就显得尤为重要。

我们可以通过使用ANSYS、ADINA、Abaqus、MSC等有限元分析软件，对混凝土重力坝进行检测与分析。

文章中主要是用ANSYS分析重力坝，然后根据分析的结果对重力坝坝型进行完善。

关键词：ANSYS；有限元分析软件；重力坝中图分类号：TV642.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）29-0055-02Abstract： The advantages of gravity dam： better construction， the environmental requirements are not high， the work effect is very good， the operation is very safe， flood discharge is convenient， the diversion is easy， the force is clear， the structure is simple. The insufficient place： the gravity dam work characteristic， is relies on the self-weight the function，maintains the gravity dam itself the stability， therefore the non-slip this part of work appears to be particularly important. We can use ANSYS， ADINA， Abaqus， MSC and other finite element analysis software to detect and analyze the concrete gravity dam. In this paper， the gravity dam is analyzed by ANSYS， and then the gravity dam type is perfected according to the analysis results.Keywords： ANSYS； finite element analysis software； gravity dam引言重力坝[1]具有很悠久历史，二十世纪以来，随着计算机的发展、筑坝材料的更新、机械化程度的提高、自动化程度的提高等因素影响下，重力坝的结构设计与布局也逐步趋于现代化。

ANSYS流固耦合分析

ANSYS流固耦合分析9.2 问题的描述（2）进入前处理器，定义所需的单元类型。

对于该问题而言，模型中只含有Plane 42一种单元，由于本计算是针对二维平面应变问题，因而需将Plane 42的KEYOPT(3)设置为2。

对应的命令流如下：/prep7et,1,plane42KEYOPT,1,3,2 !平面应变选项（3）定义模型中的材料参数。

模型中共有7种材料，包括基岩和不同饱和度下的滑体材参。

定义材参的命令如下：mp,ex,1,20e9 !岩体弹性模型mp,prxy,1,0.22 !岩体泊松比mp,dens,1,2600 !岩体密度mp,ex,2,3e9 !滑体初始参数mp,prxy,2,0.35mp,dens,2,2140mp,ex,3,2.7e9 !饱和度为35%mp,prxy,3,0.35mp,dens,3,2180mp,ex,4,2.4e9 !饱和度为50%mp,prxy,4,0.35mp,dens,4,2210mp,ex,5,2.1e9 !饱和度为65%mp,prxy,5,0.35mp,dens,5,2240mp,ex,6,1.8e9 !饱和度为80%mp,prxy,6,0.35mp,dens,6,2270mp,ex,7,1.5e9 !饱和度为100%的弹性模量mp,prxy,7,0.35 !饱和度为100%的泊松比mp,dens,7,2300 !饱和度为100%的密度save !存储数据库（4）建立几何模型并划分单元。

由于模型的几何形状较为复杂，故采用自底向上的建模方式，即先生成点，然后生成面，最后划分单元。

k,1,0,0,0 !根据坐标生成关键点k,2,0,505,0k,3,562,505,0k,,621,459,0k,,658,433,0k,,693,393,0k,,802,313,0k,,850,303,0k,,892,273,0k,,913,253,0k,,930,243,0k,,1034,233,0k,,1186,228,0k,,1216,223,0k,,1232,208,0*do,i,1,14 !以循环的方式创建直线，共画了14条l,i,i+1*enddok,16,660,387,0 !再创建关键点k,,770,248,0k,,827,230,0k,,888,217,0k,,930,216,0k,,1034,213,0k,,1186,209,0l,4,16 !再根据关键点创建直线l,16,17l,17,18l,18,19l,19,20l,20,21l,21,22l,22,15nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号k,23,1243,198,0 !再创建关键点k,,612,380,0k,,745,214,0k,,884,181,0k,,1242,174,0l,3,24 !再根据关键点创建直线l,24,25l,25,26l,26,27l,27,23l,23,15nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号k,28,1610,198,0 !再创建关键点k,,1610,0,0k,,1243,0,0k,,884,0,0k,,745,0,0k,,612,0,0l,6,16 !再根据关键点创建直线l,7,17l,8,18l,9,19l,11,20l,13,22l,16,24l,17,25l,19,26l,24,33l,25,32l,26,31l,27,30l,1,33l,30,31l,31,32l,32,33l,23,28l,28,29l,29,30saveal,4,5,15,29 !根据线创建面al,29,6,16,30al,7,17,30,31al,8,18,31,32al,9,10,19,32,33al,11,12,20,21,33,34al,13,14,22,34al,3,15,35,23al,35,16,24,36al,36,17,18,37,25al,19,20,21,22,26,27,28,37al,1,2,23,38,42al,38,39,24,45al,39,40,25,44al,40,41,26,43al,46,47,48,27,41allsel,all !选择所有元素type,1 !选择要划分单元的类型mat,1 !选择要划分单元的材料模型mshape,1,2d !设置成平面三角形单元mshkey,0 !设置成自由方式ESIZE,10,0, !设置单元大小amesh,1,11,1 !对面1到面11划分单元ESIZE,,, !设置单元大小为默认值allsel,all !选择所有元素amesh,12,16,1 !划分面12到16 savefinish!划分好后的有限元网格如图9-2所示。

基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用

基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用引言：随着工程技术的不断发展，流固耦合计算在众多领域得到了广泛的应用。

流固耦合计算是指流体力学和固体力学的耦合分析，用于研究流体与固体之间的相互作用和影响。

ANSYS Workbench是一款广泛使用的工程仿真软件，它提供了强大的流固耦合计算功能，被广泛应用于多个领域，如汽车工程、航空航天工程、能源领域等。

流固耦合计算的基本原理：流固耦合计算是根据连续介质力学原理进行的，可以将流体和固体看作连续介质，通过数值模拟方法求解它们之间的相互作用。

在ANSYS Workbench中，流固耦合计算通常包括以下三个步骤：网格划分、物理模型设定和求解。

第一步是网格划分，即将流体和固体分别划分成离散的网格，其中流体部分的网格通常采用流体网格生成软件生成，固体部分则使用固体网格生成软件生成。

网格划分的质量对计算结果的准确性和稳定性起着至关重要的作用。

第二步是物理模型设定，根据具体的工程问题，设定相应的流体和固体模型。

在ANSYS Workbench中，流体模型通常包括流体的黏性、密度、速度分布等参数，固体模型则包括材料的弹性模量、泊松比等参数。

在设定模型时，还需要考虑流体和固体之间的边界条件，如流体入口和出口的速度、固体边界的约束条件等。

第三步是求解，通过建立数学模型和设置计算参数，利用数值方法求解流体和固体的相互作用。

用户可以根据需要选择求解器和求解方法，ANSYS Workbench提供了多个求解器选项，例如基于有限元的求解器和基于有限体积的求解器。

求解过程中，可以监控计算结果的收敛情况，将其与实际情况进行比较，以验证模拟结果的准确性和可靠性。

工程应用实例：基于ANSYS Workbench的流固耦合计算在许多工程领域都有广泛的应用。

以下以汽车空气动力学为例进行说明。

在汽车设计中，空气动力学是一个非常重要的研究方向。

基于ANSYS的重力坝地震动力有限元分析

水电工程中被大量采用．因碾压混凝土坝多数处于
地震活动区内，以要考虑大坝的抗震问题．所开展碾
建模和位移边界条件与三维静力分析过程一
致，然后进行模态分析，采土坝的抗震研究，有十分重要的意义．具
小、压力大，而二维有限元应变单元模型分析结果为应变大、拉力大、压力小．采用响应谱方法和三维实体模型
分析了重力坝的动力特性和地震响应，最大地震动位移出现在坝顶上游侧，坝体的轴向中心附近处出现过大
的应力集中。坝体轴向中心顶部的扭转变形以及静水压力作用对水平动位移和竖向动位移也有影响．
维普资讯
华
北
水
利
水
电
学
院
学
报
２０Ｏ６年２月
图１Ｄ２有限元模型边界条件及萁加载
图２Ｄ有限元模型边界条件及加载３
通过大型通用有限元分析软件ＡＳＳ对上述ＮＹ，的两种有限元模型进行分析，出如下结论：得１通过自由度解的对比可以看出：Ｄ有限元分．２析结果比３Ｄ有限元分析相应的结果都要大．２由应力解的对比可以得到：移最大值和自．位
件取坝底平面为固定端，左端面为轴对称面，取右端面为固定端．
收稿日期：０ —１ —１；订日期：０５—１ —２２５００修０２０１０
化线荷载以及坝体重力荷载，底线为固定端．２坝图为选用１２结构子模型，体半长度为２０ｍ，用／坝０采

简单重力坝ANSYS分析

简单混凝土坝的ANSYS分析计算在上课和自习ANSYS之后，尝试用ANSYS建立一个简单的混凝土重力坝，并施加简单的约束和受力，最后尝试用ANSYS求解和后处理，查看大坝的变形，应力等情况，并做简要分析。

由于笔者本科初学ANSYS时老师教的是命令流方法建立模型也施加力，所以本篇全部采用命令流形式建立大坝和施力。

所建大坝喂混凝土重力坝，断面如下图，拔高180m,上游垂直，下游坝面洗漱0.75.坝基上游取270m，下游取360m，坝基深度取360m，坝顶长270m，坝顶宽1.8m，上游水位100m，下游水位80m。

剖面图如下一.首先，尝试对大坝的材料和材料类型形状等做出说明/prep7et,1,mesh200,6 ！划分用et,2,solid65 ！混凝土单元et,3,solid45 ！岩石单元mp,ex,1,2.85e10 ！100m以下的材料弹性模量mp,prxy,1,0.167 ！泊松比mp,dens,1,2400 ！质量密度mp,ex,2,2.6e10 ！100m以上的材料特性mp,prxy,2,0.167mp,dens,2,2400mp,ex,3,2.9e10mp,prxy,3,0.3 ！基岩特性mp,dens,3,2600二：建立模型k,1k,2,139.5k,3,18,162k,4,0,162a,1,2,3,4rectng,0,18,162,180 rectng,-270,0,-360,0 rectng,0,139.5,-360,0 rectng,139.5,481.5,-360,0 rectng,-270,481.5,-360,180 aovlap,allnummrg,allnumcmp,alllsel,s,,,3,5,2lesize,all,,,5lsel,s,,,12,13,1lesize,all,,,2amesh,3lsel,s,,,2,4,2lesize,all,,,18lsel,s,,,1lesize,all,,,5amesh,1eplotlsel,s,,,11lesize,all,,,5lsel,s,,,9,10,1lesize,all,,,8,4amesh,2lsel,s,,,14lesize,all,,,5,4lsel,s,,,7lesize,all,,,8,4lsel,s,,,6lesize,all,,,5,0.25 amesh,4eplotlsel,s,,,15,16,1 lesize,all,,,8,4 lsel,s,,,8 lesize,all,,,8,0.25 amesh,5eplotlsel,s,,,4,13,9 lccat,alllsel,s,,,19 lesize,all,,,5,4 lsel,s,,,20,21,1 lesize,all,,,20 amesh,7eplotlsel,s,,,2,12,10 lccat,alllsel,s,,,17 lesize,all,,,8,4 lsel,s,,,18,22,4 lesize,all,,,20 amesh,6eplotallsellsel,r,lcca ldele,all extopt,esize,8,0, type,2mat,1Vext,1,3,2,,,-135 extopt,esize,8,0, type,3mat,3Vext,2,,,,,-135 Vext,4,5,1,,,-135 allselextopt,esize,5,4, extopt,aclear,1 type,3mat,3Vext,1,7,1,,,180 local,11,0,,,-135 csys,11/psymb,cs,1 dsys,11 vsymm,z,all nummrg,all nummcmp,all esel,s,mat,,1eplotnsle,snplotnsel,r,loc,y,100,180 nplotesln,seplotmpchg,2,all/solucsys,0dsys,0nsel,s,loc,x,481.5 nsel,a,loc,x,-270 d,all,uxnsel,s,loc,z,180nsel,a,loc,z,-450nplotd,all,uznsel,s,loc,y,-360d,all,uyesel,s,type,,2esel,s,type,,2nsel,s,loc,x,0nsel,r,loc,z,-270+0.1,-0.1 nsel,r,loc,y,0.1,100-5 esln,s（模型图）至此，已经初步把模型建立并且划分了单元格，也施加了边界条件。

基于ANSYS的输流管道流固耦合特性分析_喻萌

0.002 0.230E7 0.585E-5 0.149E8 0.231E7 0.470E-5 0.147E8
0.4
19.7
1.3
0.003 0.373E7 0.145E-4 0.250E8 0.375E7 0.831E-5 0.244E8
0.5
42.7
2.4
0.004 0.930E6 0.507E-5 0.586E7 0.898E6 0.192E-5 0.554E7
第 5期
喻萌 :基于 ANSYS的输流管道流固耦合特性分析
57
模量为 2.1 ×1011 Pa, 泊松比为 0.3, 声速为 1 460 下管道的前 5阶固有频率和相应振型。表 2列出
m/s的直管段进行模态分析。分别计算在管道两了各种情况下管道的固有频率 , 图 6、图 7为两种
端及中间施加约束 , 考虑和不考虑流固耦合情况约束方式下考虑流固耦合时前 2阶模态振型图。
8.0
0.014 0.470E5 0.182E-5 0.609E6 0.562E5 0.629E-6 0.485E6 19.6
65.4
13.7
0.021 -0.336E7 0.733E-5 0.222E8 -0.343E7 0.705E-5 0.221E8
2.1
3.8
0.5
0.022 -0.447E7 0.225E-4 0.303E8 -0.446E7 0.100E-4 0.290E8
事故 [ 1] 。本文应用有限元软件 ANSYS模拟输流管道
在不同约束条件下由于阀门作用而引起流固耦合的现象 , 并对输流管道进行流固耦合模态分析。计算结果表明 , 流固耦合作用对输流管道系统的运行有重大影响 , 验证了输流管道考虑流固耦合的必要性。

基于ANSYS软件的某重力坝静动力特性分析

２０２０年第８期２０２０Ｎｕｍｂｅｒ８水电与新能源ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲＡＮＤＮＥＷＥＮＥＲＧＹ第３４卷Ｖｏｌ．３４ＤＯＩ：１０．１３６２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２－１８００／ｔｖ．１６７１－３３５４．２０２０．０８．００７收稿日期：２０２０－０１－１５作者简介：翟昌楠，男，工程师，主要从事水利水电工程地质勘察方面的工作。

基于ＡＮＳＹＳ软件的某重力坝静动力特性分析翟昌楠（阿勒泰地区水利水电勘测设计院，新疆阿勒泰　８３６５００）摘要：针对某水电站枢纽工程，利用ＡＮＳＹＳ建立数值模型，分析了重力坝１０、１１号坝段不同工况下静、动力特性。

静力工况一最大竖向位移３．９３ｍｍ，随约束荷载增大，逐渐降低３７％～４５％；工况四两坝段第一主应力最大拉应力为１．２０６、０．９２８ＭＰａ。

两坝段动力特性研究表明，蓄水工况下自振频率显著低于无水状态，减小幅度分别为２．２％～４６．７％。

１０号坝体附加质量模型中最大自振频率为１０．２５６，随阶态增多，不同计算模型模拟同工况的分布振型差异性亦显著。

关键词：ＡＮＳＹＳ；重力式大坝；静力；自振频率；阶态中图分类号：ＴＶ６４２．３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－３３５４（２０２０）０８－００２８－０８ＳｔａｔｉｃａｎｄＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＧｒａｖｉｔｙＤａｍｗｉｔｈＡＮＳＹＳＺＨＡＩＣｈａｎｇｎａｎ（ＡｌｔａｙＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ａｌｔａｙ８３６５００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅ１０＃ａｎｄ１１＃ｄａｍｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆａｇｒａｖｉｔｙｄａｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈＡＮＳＹＳ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔａｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄａｍｓｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｆｔｈｅｄａｍｂｏｄｙｕｎｄｅｒｔｈｅｉｍｐｏｕｎｄｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｅｍｐｔｙｓｔｏｒａｇｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｓ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｍａｓｓｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｆｌｕｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＮＳＹＳ；ｇｒａｖｉｔｙｄａｍ；ｓｔａｔｉｃｓｔａｔｅ；ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｏｒｄｅｒｏｆｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅ作为水利资源的重要水工调控设施，大坝稳定性研究是水利工程建设中尤为重要的方面，而我国作为受地震灾害最严重的国家之一，大坝这类重要水利工程不可忽视抗震能力研究，故当前结合静动力分析大坝稳定性，已成为准确评判工程安全稳定性重要举措［１－３］。

基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析资料

基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析老师：学生：学号：专业：农业水土工程学院：水利学院2014年11月基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析摘要：本文建立钢筋混凝土有限元模型,用于分析工程结构问题。

以渡槽钢筋混凝土模型为例，模型建立过程中采用ANSYS中耦合和约束方程法，耦合法用于考虑温度场和应力场耦合共同作用产生的应力应变，约束方程法用于将钢筋节点和混凝土节点用约束方程联系起来。

对纯混凝土结构以及钢筋混凝土结构的计算结果对比。

结果表明，钢筋混凝土有限元模型可以模拟实际钢筋混凝土模型，能为工程安全监测提供可靠的理论依据。

关键词：约束方程法渡槽耦合节点单元Based on ansys coupling analysis of reinforced concretestructuresWang Liangzenan Feng xiao Liu Feipeng Ou Zhengfeng Cai Keke(kunming,yunnan agricultural university,650201)Abstract:Paper establishes reinforced concrete finite element model for the analysis of engineering structural problems. In Aqueduct reinforced concrete model as an example, the process of using ANSYS model coupling and constraint equations method, consider coupling method for temperature stress-strain and stress fields generated by the coupling interaction, constraint equation method for reinforced concrete nodes and node linked with the constraint equations. On the results of pure concrete structures and reinforced concrete structures contrast. The results showed that the reinforced concrete finite element model can simulate the actual reinforced concrete model can provide a reliable theoretical basis for engineering safety monitoring.Key words: the constraint equation method aqueduct coupling node element 1概述渡槽是输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。

基于ANSYS Workbench混流风机流固耦合分析

机的当量直径,出口区域为６倍风机的当量直径 . [８]
图１混流式风机模型
１．２风道网格划分
本文利用 CFD 专用的前处理软件ICEM 来划分
整个风机流道的网格. 由于该风机结构复杂,因此在
建模时对计算结果影响不大的区域 (如电机、圆角、间
第３期 (总第２０８期 ) ２０１８年６月
机械工程与自动化 MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
文章编号 :１６７２Ｇ６４１３(２０１８)０３Ｇ００６５Ｇ０２
No．３ Jun．
基于 ANSYS Workbench混流风机流固耦合分析
戚冬达,龙海洋,李耀刚,董珈皓
动量守恒方程:
Ə(Əρtu)＋Δ(ρuU＋IP)＝０．
(２)
其中:I为流体动力黏度;P＝ƏƏxæèçIƏƏuxöø÷ ＋ƏƏyæèçIƏƏvxöø÷ ＋
ƏƏzæèçIƏƏwx
ö
÷
ø
＋ƏƏx(λU),λ
为
流
体
黏
度
系
数
.
固体虚功原理:
��
��
mX ＋cX ＋kX＝f(t)．
隙等 )进行了省略 ,并且运用布尔运算的方法将风机流
道部分分成进口区、叶轮区、导叶区以及出口区４个子
区域进行单独的网格划分.由于叶轮处的网格划分比
较困难,因此采用了适应性更强的非结构四面体网格
(华北理工大学机械工程学院,河北唐山０６３２１０)

基于ANSYS混凝土重力坝流固耦合动力特性分析

基于ANSYS混凝土重力坝流固耦合动力特性分析杨柳;乜生栋【摘要】以某混凝土重力坝非溢流坝段动力特性为背景,探讨流固耦合效应对结构自振特性的影响,运用大型有限元软件对结构自振特性进行分析计算,得出了流体对结构自振特性影响以及结构的固有频率,避免在运行过程中发生共振,造成对结构的破坏.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】4页(P1-3,11)【关键词】重力坝;流固耦合;有限元;自振【作者】杨柳;乜生栋【作者单位】吉林省水利水电勘测设计研究院,吉林长春 130021;四川二滩国际工程咨询有限责任公司,四川成都 610000【正文语种】中文【中图分类】TV642.3随着我国大力发展以水电为代表的清洁能源，各大中型水利枢纽工程如雨后春笋般的建设，其中重力坝是最常见的挡水建筑物。

在建模时考虑到重力坝横缝(结构缝)的存在，使得相邻坝段互相没有受力，因此仅对非溢流坝段进行分析。

设计人员可以通过响应随频率的变化规律来分析结构的持续动力特性，以此作为参考验证结构能否克服共振、疲劳等有害效果，同时也可以利用共振的有益作用，设计出合理的结构形式。

因此分析流体和固体耦合对坝体自振影响势在必行。

2.1 模型边界条件建立凝土重力坝非溢流坝段，长30m，坝高40m，坝顶宽度为4m，下游坝坡坡比为1∶0.75。

三维问题边界约束条件为：1）坝基底部施加全约束。

2）模型两侧及上下游边界施加方向约束；3）满库自振模型通过建立坝体、水体模型，在流体与结构的接触面进行流固耦合。

坝体边界条件同静力分析，水体边界条件为底部Z方向约束，水体边界处单元节点施加PRES=0约束。

2.2 计算方法采用有限元数值计算的方法对结构的动力特性进行计算，求得结构的特征值及特征向量，即结构的自振频率和振型，它们反映了结构的固有动力特性，确定它们的值是动力分析最基本的内容[1]。

根据结构自身的动力特性和流固耦合振动特性不同的要求，其数值计算方法也有所不同。

基于ANSYS的碾压混凝土重力坝静动力分析_邹小红

工工况下 , 位于坝顶上游侧角点 , 最大值为 -1. 52 cm , 其它工况均出现在坝后斜坡中间位置。在施工期 , 由于坝体自重影响 , 坝体倾向上游为顺河向位移最大值为 1. 05 cm , 出现在坝顶上游侧角点处 ; 其它工况由于静水压力作用均倾向下游 , 且都出现在坝顶下游侧角点处 , 最大顺河向位移出现在校核洪水位工况下为 1 . 57 cm 。在校核洪水位工况下坝基顺岩层方向下滑位移最大为 0. 53 cm , 垂直岩层方向挤压 , 最大位移约 -1 . 04 cm , 最大值均出现在坝趾处。 4. 2 静态应力场分析挡水坝段坝基各静力工况的最大应力值见表
3 计算内容及方法
3. 1 计算内容通过阿海重力坝方案进行线性静动力有限元分析 , 给出坝体及基础在静动力荷载作用下的位移场与应力场等 , 以了解坝体和基岩在设计条件下的工作形态 , 对混凝土重力坝方案的可靠性进行评价。静力分析 , 采用线弹性材料进行模拟 ; 动力分析 , 采用 DL5073 -1997《水工建筑物抗震设计规范》中所规定的振型分解反应谱法按弹性材料进行计算。 3. 2 计算工况计算荷载有自重、正常蓄水位上下游静水压力、设计洪水位上下游静水压力、校核洪水位上下游静水压力、泥沙压力、浪压力、扬压力、动水压力、地震荷载。考虑以下 5 种工况 : 施工工况、正常蓄水位工况、设计洪水位工况、校核洪水位工况、地震工况。 3. 3 计算模型结合坝体结构及坝址地质情况选取挡水坝段进行有限元分析 , 有限元模型见图 1 。模型的边界范围: 坝体上、下游及坝底分别延伸 2 倍坝高。约束条件: 上、下游两侧施加法向约束 , 底部施加全约束。坐标规定为 : X 为顺河向 , 指向下游为正 ; Y 为竖直方向 , 竖直向上为正 ; Z 为横河向 , 指向右岸为正。