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研究生: 黃子軒
Huang
論文名稱: 地下結構承受大地應力產生之應力分布探討
Discussion on Stress Distribution Caused by Underground Structure Bearing Geostress
指導教授: 徐文信
Shyu,Wen-Shinn
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程系所
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 應力集中地下孔洞
外文關鍵詞: ANSYS Workbench, stress concentration, cavity buried
DOI URL: http://doi.org/10.6346/NPUST202300020
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  • 現今地下化的工程廣泛的被使用,而臺灣的地質環境多斷層且分布全臺,使得這類地下化工程可能因大地應力作用產生的應力集中現象,導致地下結構物的變形。而分析時,因現地工程數據如:地層、地質以及地形等,使得問題較難以解析解處理,需要藉由軟體輔助處理實際工程情況。本研究使用ANSYS Workbench有限元素分析軟體來做為現地工程的參考依據。
    通過邊界設定以及分析功能的設置,探討含孔洞土體受張力作用下的應力分布及變化,並藉由網格切割出重點分析之處,以增加計算結果精度,並減少計算時長。
    首先,探討分析在ANSYS Workbench中所呈現的計算結果是否與解析解相吻合。於後續分析中討論各種形式的孔洞於不同環境下所產生之數值結果,研究結果證明配合有限元素分析軟體可有效且快速的凸顯應力集中分布,有助於對於日後於斷層旁的地下工程給予了一個參考依據。

    Today's underground projects are widely used, and Taiwan's geological environment has many faults and is distributed throughout Taiwan, so this type of underground project may be caused by the stress concentration phenomenon caused by the action of the earth's stress, resulting in deformation of underground structures. During the analysis, due to the on-site engineering data such as stratum, geology, and topography, it is more difficult to analyze and solve the problem, and it is necessary to use software to assist in processing the actual engineering situation. This study uses ANSYS Workbench finite element analysis software as a reference for site engineering.
    Through boundary setting and analysis function setting, the stress distribution and change of the soil with holes under the action of tension are discussed, and the key points of analysis are cut out by meshing, so as to increase the accuracy of calculation results and reduce the calculation time.
    First, it is discussed whether the calculation results presented in ANSYS Workbench agree with the analytical solution. In the follow-up analysis, the numerical results of various types of holes in different environments are discussed. The research results prove that the combination of finite element analysis software can effectively and quickly highlight the distribution of stress concentration, which is helpful for future underground engineering next to the fault. a reference.

    摘要 I
    ABSTRACT II
    謝誌 III
    目錄 IV
    表目錄 VI
    圖目錄 VII
    第一章 緒論 1
    1.1 研究動機 1
    1.2 研究目的與方法 1
    1.3 論文架構 2
    第二章 文獻回顧 4
    2.1 帶有圓孔的無限板的單軸均勻拉伸 4
    2.2 有正方形孔的無限板單軸拉伸 4
    2.3 有限元素法之分析原理 6
    2.4 相關研究之文獻回顧 9
    2.5 有限元素軟體 11
    第三章 ANSYS Workbench 數值模擬之建立 12
    3.1 問題描述 12
    3.2 材料參數設定 14
    3.3 數值模擬建立 14
    3.4 幾何模型離散化 16
    3.5 邊界條件與約束條件設定 18
    3.6 單一圓孔問題以及單一方孔問題驗證 19
    第四章 含圓孔土體之應力集中分析 23
    4.1 雙排圓形孔洞問題 23
    4.1.1 水平圓心距離變化 23
    4.1.2 孔徑變化 26
    4.2 單一圓形管材問題 29
    4.3 雙排圓管問題 33
    4.3.1 水平圓心距離變化 33
    4.3.2 孔徑變化 40
    第五章 含方孔土體承受靜態張力之應力集中分析 48
    5.1 雙排方形孔洞問題 48
    5.1.1 水平中心距離變化 48
    5.1.2 孔徑變化 52
    5.2 單一方形管材問題 55
    5.3 雙排方管問題 58
    5.3.1 水平中心距離變化 59
    5.3.2 孔徑變化 66
    第六章 結論與未來展望 74
    6.1 結論 74
    6.2 未來展望 75
    參考文獻 76
    附錄一 79

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