（1）运行启动Mechanical APDL Product Launcher 17.0，在弹出的17.0：ANSYS Mechan-ical APDL Product Launcher窗口中分别设置Simulation Environment、Lisence、Working Directo-ry，在Job Name（项目名称）框中输入Tunnel Excavation。单击Run按钮，进入GUI界面。在GUI界面中选择Main Menu＞Preferences命令，在弹出的对话框中选中Sructural。
（2）定义单元类型。
在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete命令，在弹出的Element Types对话框中单击Add按钮，利用弹出的Library of Element Types对话框添加非求解单元notsolved＞mesh facet 200为1号单元。
回到Element Types对话框，选中MESH200，单击Options按钮，在弹出的对话框中设置其K1为3DLINE2NODE。
以同样的方法再添加另一MESH200为2号单元，在单元类型选项对话框中设置其K1为QUAD4NODE。
添加单元SHELL181为3号单元，添加SOLID185为4号单元，最后单击OK按钮退出。
（3）定义材料属性。
本例需要定义3种材料：隧道壁为混凝土材料、周边岩体材料，以及隧道内挖去的岩石材料。
设定混凝土弹性参数。在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Material Props＞Ma-terial Models命令，弹出Define Material Model Behavior对话框。
在Material Models Available列表框中选择Structural＞Linear＞Elastic＞Isotropic，在弹出的对话框中设置EX为3E10，PRXY为0.2，单击OK按钮。
在Material Models Available列表框中选择Structural＞Density，在弹出的对话框中设置材料密度为2500，单击OK按钮。
为岩体定义材料参数：EX为4.5E8，PRXY为0.32，密度为2700。
挖除的岩石材料：EX为4.51E8，PRXY为0.32，密度为2700。
（4）定义实常数。
为应用板壳单元的混凝土壁设置厚度。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Real Con-stants＞Add/Edit/Delete，添加厚度R，1，0.4。
上述步骤相应的命令流如下。
FINISH
/CLEAR
/PREP7 ！进入前处理器
ET，1，MESH200，2 ！用于3-D的2节点线
ET，2，MESH200，6 ！用于3-D的4节点四边形
ET，3，SHELL181 ！用于混凝土壁的壳单元
ET，4，SOLID185 ！岩石
R，1，0.4 ！壳的厚度
MP，EX，1，3.0E10 ！壳的材料，C30混凝土
MP，PRXY，1，0.2
MP，DENS，1，2500
MP，EX，2，4.5E8 ！保留岩石的材料
MP，PRXY，2，0.32
MP，DENS，2，2700
MP，EX，3，4.51E8 ！挖去岩石的材料
MP，PRXY，3，0.32
MP，DENS，3，2700
（5）建模。
在此采用由底向上建模方式。先生成关键点，路径为Main Menu＞Preprocessor＞Model-ing＞Create＞Keypoints＞In Active CS。
再经过点生成弧线，路径为Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Lines＞Arcs＞Through 3 KPs。
通过关键点生成面，路径为Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Arbi-trary＞Through KPs。
至此生成隧道部分的面。
再通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Rectangle＞By2 Cor-ners，生成周边的岩体面模型。
命令流如下。
K，，0，0 ！生成关键点
K，，0，3.85
K，，0.88，5.5
K，，2.45，6.15
K，，4.02，5.5
K，，4.9，3.85
K，，4.9，0
LARC，1，2，6，8.13 ！定义两点之间的圆弧线
LARC，2，3，6，3.21
LARC，3，4，6，2.22
LARC，4，5，2，2.22
LARC，5，6，2，3.21
LARC，6，7，2，8.13
LARC，7，1，4，6
A，1，2，3，4，5，6，7 ！产生面1
BLC4，-12，-12，28.9，30.15 ！产生面2
BLC4，-25，-12，13，30.15 ！产生面3
BLC4，16.9，-12，13，30.15 ！产生面4
BLC4，-25，-30，54.9，18 ！产生面5
/PNUM，AREA，1
AOVL，1，2，3，4，5！布尔操作重叠，得到面3
NUMMRG，ALL，，，，LOW
NUMCMP，ALL
得到隧道几何模型如图19-4所示，全部平面模型如图19-5所示。
图19-4 隧道面
图19-5 全部平面模型
接下来，为现有的几何平面划分网格，并最终拉伸成体。
其中隧道口周边岩体，即面5有洞口（见图19-6），不方便划分，因此需要进行面的分割。从洞口4个角点向4个方向分出4条直线，如图19-7所示。
再利用直线进行面的切割，路径为Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Boole-ans＞Divide＞Area by Line。切割后的模型如图19-8所示。
通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh＞Areas＞Mapped＞Concatenate＞Lines将洞顶4段弧线连接成一条弧线。通过各边线进行网格尺寸控制，路径为Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Size Cntrls＞ManualSize＞Lines＞Picked Lines。为待划分的各面赋予相应的属性，路径为Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh Attributes＞Picked Areas。
图19-6 带洞口的面5
图19-7 辅助切割直线
具体操作见命令流。
L，1，8 ！从4个角点上连接出4条线
L，7，9
L，6，10
L，2，11
LSEL，S，LINE，，21，22，1 ！用线分割面
LSEL，A，LINE，，7
ASBL，5，ALL ！切分命令
LSEL，S，LINE，，21，24，3
LSEL，A，LINE，，1
ASBL，7，ALL
LSEL，S，LINE，，22，23，1
LSEL，A，LINE，，6
ASBL，8，ALL
NUMMRG，ALL，，，，LOW ！对重合的各元素及编号进行合并处理(https://www.daowen.com)
NUMCMP，ALL
LSEL，S，LINE，，2，5，1 ！选择分段的弧线
LCCAT，ALL ！进行线的连接
LESIZE，ALL，，，3 ！设定直线划分份数
LSEL，S，LINE，，9，11，2
LSEL，A，LINE，，6
LSEL，A，LINE，，1
LESIZE，ALL，，，8
LSEL，S，LINE，，8，10，2
LSEL，A，LINE，，7
LESIZE，ALL，，，12
LSEL，S，LINE，，21，24，1
LESIZE，ALL，，，10，2
！对面进行划分
TYPE，2 ！为待划分的面设定单元类型
ASEL，S，AREA，，5，8，1 ！选择面5～8
AMESH，ALL ！划分面
ASEL，S，AREA，，1
AMESH，1
LSEL，S，LINE，，12，13，1 ！通过直线控制划分份数
LESIZE，ALL，，，8
LSEL，S，LINE，，15，18，1
LESIZE，ALL，，，6，2
ASEL，S，AREA，，2，3，1
AMESH，ALL
LSEL，S，LINE，，14
LESIZE，ALL，，，24
LSEL，S，LINE，，19，20，1
LESIZE，ALL，，，6，2
LSEL，S，LINE，，15，17，2
LSEL，A，LINE，，8
LCCAT，ALL！连接直线
ASEL，S，AREA，，4
AMESH，ALL
LSEL，S，LCCA ！选择通过连接生成的直线
LDELE，ALL！删除直线
NUMMRG，ALL，，，，LOW
NUMCMP，ALL
ALLSEL
至此得到平面模型，如图19-9所示。
图19-8 切分后的面
图19-9 划分网格
接下来，将已划分好的平面模型拉伸为立体模型。通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Extrude＞Elem Ext Opts，设置拉伸方向的网格数为10。
通过路径Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Extrude＞Lines＞Along Lines，选择隧道壁弧线，将其拉伸为沿洞深的隧道护壁面。再为其设定单元类型为SHELL181，划分网格。
其他岩体部分的拉伸方法类似，只是均由面拉伸成体，并且直接赋予单元类型及材料属性。
路径：Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Extrude＞Areas＞Along Lines。
命令流如下。
！首先拉伸成壳单元 ！定位辅助点
K，1000，，，-50
L，1，1000
/VIEW，1，1，1，1
/REPLOT
EXTOPT，ESIZE，10，0， ！设置拉伸的单元份数
LSEL，S，LINE，，1，7，1 ！选择洞壁线
ADRAG，ALL，，，，，，25 ！拉伸
GPLOT
TYPE，3 ！设置单元类型
REAL，1 ！实常数
MAT，1 ！材料种类
ASEL，S，LOC，Z，-25 ！选择隧道壁
APLOT
LSEL，S，LOC，Z，-25 ！
LESIZE，ALL，，，10 ！设置划分份数
MSHAPE，0，2D
MSHKEY，1
AMESH，ALL ！划分洞壁单元
！拉伸岩石的实体
ASEL，INVERT ！反选当前面
APLOT ！得到岩体面
EXTOPT，ESIZE，10，0， ！设置拉伸属性
EXTOPT，ACLEAR，1
TYPE，4
MAT，2
ASEL，R，AREA，，2，8，1
VDRAG，ALL，，，，，，25 ！拉伸
ALLSEL
！挖去部分岩石的实体
MAT，3
VDRAG，1，，，，，，25
EPLOT
NUMMRG，ALL，，，，LOW
NUMCMP，ALL
得到的岩壁模型如图19-10所示，拉伸后的有限元模型如图19-11所示。
图19-10 岩壁模型
图19-11 有限元模型
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