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课程评价
spContent=数值计算是土木工程师必备的专业技能,而地下结构数值计算与地面结构存在较大区别。通过本课程的学习,能深刻理解地下结构与地面结构数值计算的重要区别,掌握有限元法的基本思想与计算步骤,能采用有限元软件进行地下结构的建模与数值计算,并对实际地下工程问题进行模型简化、计算及结果分析。
—— 课程团队
课程概述

   《地下结构数值计算方法》是一门土木工程的专业课。随着我国地铁、隧道、综合管廊等地下工程的蓬勃发展,地下工程数值模拟的应用也越来越多。由于地下工程的复杂性,对地下结构数值计算进行专门的学习是十分必要的。

   这门课程的教学内容有综合性、应用性强的突出特点,需要综合应用土木工程其它相关专业基础课中相关的理论知识,掌握数值分析软件的使用方法,并用于解决地下结构实际工程问题。因此,本门课程在整个课程体系中起到对知识系统总结和强化的作用,且有助于提高学生的实践能力。

   本课程强调理论联系实际,首先对弹塑性力学、有限单元法等相关理论知识点进行讲述;其次选取与课程相关规范的条文进行讲解,有助于学生更好的掌握相关内容的实际应用;最后选取较为常用的计算软件,设计由简至难的算例,使学生逐步熟悉软件应用。通过本课程的学习,能使学生深刻理解地下结构的特点,掌握有限元法的基本思想与计算步骤,能采用大型通用软件ANSYS及岩土工程专业软件MIDAS GTS进行地下结构荷载-结构法及地层-结构法的建模与计算,并对实际地下工程问题进行模型简化、软件计算及结果分析整理。

课程大纲

第一章 绪论

第一章单元测验

1.1 地下结构的特点

1.2何谓数值计算?

1.3地下结构的力学模型

第一章课件及资料

第二章 有限单元法的基本思想

2.1 弹性力学有关知识

2.2 有限单元法的基本思想

2.3  有限单元法的分析流程

第二章课件及资料

第二章单元测验

第三章 ANSYS软件使用入门

3.1 ANSYS软件简介

3.2 ANSYS软件算例1

3.3 ANSYS软件算例2

第三章课件

BEAM188使用注意事项

第三章单元测验

第三章作业

第四章 地下结构的荷载结构计算方法

4.1 何时选用荷载结构模型?

4.2 如何建立荷载结构模型?

4.3 荷载结构模型ANSYS软件分析实例

第四章课件

第四章单元测试

第五章 岩土材料本构关系

5.1   线弹性本构关系

5.2   典型应力应变曲线及本构模型

5.3 岩土材料的非线性特性

5.4   算例:厚壁圆筒弹塑性分析

第五章课件

第五章单元测试

第六章 MIDAS软件使用入门

6.1   MIDAS GTS软件简介

6.2  MIDAS GTS软件算例

6.3 荷载结构模型MIDAS软件分析实例

第六章课件

第六章单元测试

第七章 地下结构的地层结构计算方法

7.1   何时选用地层—结构模型?

7.2  如何建立地层结构模型?

7.3 地层结构模型MIDAS软件分析实例

第七章课件

第七章单元测试

预备知识

理论力学、材料力学、结构力学、工程地质、土力学、岩石力学、弹性力学、混凝土结构、地下建筑结构、隧道工程、基坑工程

证书要求

单元测试40%,论坛占10%,作业10%,考试占40%

60分至84分为合格,85分至100分为优秀。

 

参考资料

《地下结构ANSYS有限元分析》曾艳华 等著 西南交通大学出版社 

《简明弹塑性力学》徐秉业 高等教育出版社

《有限单元法》王勖成 清华大学出版社

地铁设计规范 GB 50157-2013

建筑基坑支护技术规程 JGJ120-2012

公路隧道设计规范 JTG_D70-2004

公路隧道设计细则 JTG/T D70--2010