ANSYS的鋼桁架靜力分析命令流實(shí)例

ANSYS的鋼桁架靜力分析命令流摘要：在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，最常用的方法是結(jié)構(gòu)的線性靜力分析。盡管結(jié)構(gòu)形式與建筑材料多種多樣，設(shè)計(jì)規(guī)范與設(shè)計(jì)原理也不盡相同，但在設(shè)計(jì)過程中結(jié)構(gòu)分析卻是一致的，基本上采用線彈性分析結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。因此，結(jié)構(gòu)的線性靜力分析應(yīng)用廣泛，并且是其他各種分析的基礎(chǔ)。本文介紹的內(nèi)容是探討ANSYS有限元軟件對鋼桁架的靜力受力分析。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)；桁架；靜力分析；ANSYS;有限元The Statical Analysis of Steel Truss based on ANSYSAbstract:In the practical engineering structure, the most commonly used method is the structural linear statical analysis. Although structural style and building materials varied, design code and design concept is different, In the design process the structural analysis is no difference and the structure internal force is always analyzed through using linear elastic. Therefore, the linear static analysis of structure is widely used and is other various analysis foundation. This paper introduces the static force analysis of steel truss by finite element software ANSYS .Key Words:structure;truss;statical analysis;ANSYS;finite element 1 引 言 ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電磁場、聲場和熱場分析于一體的大型通用有限元分析軟件，可廣泛應(yīng)用于土木、地質(zhì)、礦業(yè)、材料、機(jī)械、儀器儀表、熱工、水利、生物醫(yī)學(xué)和原子能等工程的分析和科學(xué)分析。ANSYS的主要技術(shù)特點(diǎn)有：強(qiáng)大的建模功能、強(qiáng)大的求解能力、強(qiáng)大的非線性分析能力、強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分能力、良好的優(yōu)化能力、單場及多場耦合分析能力、具有多種接口能力、強(qiáng)大的后處理能力、強(qiáng)大的二次開發(fā)能力、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)一能力、支持多種硬件平臺和操作系統(tǒng)平臺。其分析功能有結(jié)構(gòu)分析、熱分析、流體分析、電磁場分析、耦合場分析，其中結(jié)構(gòu)分析有七種類型分別為靜力分析、特征屈曲分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動力分析、譜分析、顯示動力分析。ANSYS按功能模塊分為九個處理器，當(dāng)在某個處理器完成操作后，應(yīng)先退出該處理器后再進(jìn)入其它處理器，同時可以采用菜單方式或命令流方式進(jìn)行操作。本文主要講述了采用ANSYS命令流方式對鋼桁架進(jìn)行的靜力分析。2 實(shí)例鋼桁架橋靜力受力分析2.1 問題描述 已知下沉式簡支鋼桁架橋長72米，每個節(jié)段長12米，橋?qū)?0米，高16米。設(shè)橋面板為0.3米厚的混凝土板。鋼桁架橋如圖1所示。 桁架桿件規(guī)格有三種，見表1。表1 鋼桁架橋桿件規(guī)格桿件截面號形狀規(guī)格端斜桿1工字型4004001616上下弦2工字型4004001212橫向連續(xù)梁2工字型4004001212其他腹桿3工字型4003001212 鋼桁架橋的材料屬性見表2。表2 材料屬性參數(shù)鋼材混凝土彈性模量EX2.13.5泊松比PRXY0.30.1667密度DENS785025002.2 命令流操作方法 finish$/clear /filname,gkj,1 ！定義工作文件名 /title,truss bridge static analysis ！指定標(biāo)題 /com,structural ！選擇分析類型為結(jié)構(gòu)分析 /prep7 ！進(jìn)入前處理器！ et,1,beam4$et,2,shell63 ！定義1、2號單元類型 sectype,1,beam,i,duan,0$secoffset,cent ！定義1號工字型截面及質(zhì)心 secdata,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 ！1號截面參數(shù) sectype,2,beam,i,xianheng,0$secoffset,cent ！定義2號工字型截面及質(zhì)心 secdata,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！2號截面參數(shù) sectype,3,beam,i,fu,0$secoffset,cent ！定義3號工字型截面及質(zhì)心 secdata,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！3號截面參數(shù) r,1,0.0187,0.17e-3,0.54e-3,0.4,0.4,0, ！設(shè)置1號實(shí)常數(shù) r,2,0.0141,0.128e-3,0.415e-3,0.4,0.4,0 ！設(shè)置2號實(shí)常數(shù) r,3,0.0117,0.541e-4,0.324e-3,0.3,0.4,0 ！設(shè)置3號實(shí)常數(shù) r,4,0.3, ！設(shè)置4號實(shí)常數(shù) mp,ex,1,2.1e11$mp,prxy,1,0.3 ！定義1號材料泊松比、密度 mp,dens,1,7850 ！定義1號材料彈性模量 mp,ex,2,3.5e10$mp,prxy,2,0.1667 ！定義2號材料泊松比、密度 mp,dens,2,2500 ！定義2號材料彈性模量 n,0,0,-5， ！建立節(jié)點(diǎn) ngen,4,4,all,12,1$ngen,2,1,all,10,1 ！復(fù)制節(jié)點(diǎn) ngen,2,1,2,10,4,16,1$ngen,2,1,3,11,4,-10,1 ！復(fù)制節(jié)點(diǎn) type,1$mat,1 ！選擇1號單元類型、材料 real,1 ！選擇1號實(shí)常數(shù) esys,0 ！單元坐標(biāo)系 secnum,1 ！選擇1號截面 tshap,line ！選擇線形單元 e,11,14$e,12,13 ！建立單元 type,1$mat,1 ！選擇1號單元類型、材料 real,2 ！選擇2號實(shí)常數(shù) esys,0 ！單元坐標(biāo)系 secnum,2 ！選擇2號截面 tshap,line ！選擇線形單元 e,2,6$e,6,10$e,10,14$e,1,5$e,5,9 ！建立單元 e,9,13$e,3,7$e,7,11$e,4,8$e,8,12 e,1,2$e,3,4$e,5,6$e,7,8$e,9,10$e,11,12$e,13,14 type,1$mat,1 ！選擇1號單元類型、材料 real,3 ！選擇3號實(shí)常數(shù) esys,0 ！單元坐標(biāo)系 secnum,3 ！選擇3號截面 tshap,line ！選擇線形單元 e,3,6$e,6,11$e,4,5$e,5,12$e,2,3 ！建立單元 e,1,4$e,6,7$e,5,8$e,10,11$e,9,12 type,2$mat,2 ！選擇2號單元類型、材料 real,4 ！選擇4號實(shí)常數(shù) esys,0 ！單元坐標(biāo)系 tshap,quad ！選擇四邊形單元 e,1,2,6,5$e,5,6,10,9$e,9,10,14,13 ！建立單元 nsym,x,14,all ！所有節(jié)點(diǎn)以yoz平面對稱 esym,14,all ！所有單元以yoz平面對稱 nummrg,all,low ！合并重復(fù)節(jié)點(diǎn)單元，編號取較小者 numcmp,all ！壓縮節(jié)點(diǎn)單元等編號 finish /sol ！進(jìn)入求解器 nsel,s,23,24 ！選擇節(jié)點(diǎn) d,all,0,ux,uy,uz, ！約束3個自由度 nsel,s,13,14 ！選擇節(jié)點(diǎn) d,all,0,uy,uz, ！約束2個自由度 nsel,s,1,2 ！選擇節(jié)點(diǎn) f,all,fy,-10000 ！施加豎向集中力荷載 allsel,all ！選擇所有項(xiàng)目 acel,0,10,0 ！施加重力 antype,0 ！選擇分析類型、靜力分析 Solve ！開始求解 finish ！結(jié)束求解器 施加位移約束及所有荷載后的模型如圖2所示。圖2 施加約束及荷載后的模型 /post1 ！進(jìn)入普通后處理器 pldisp,2 ！顯示結(jié)構(gòu)變形圖如圖3所示圖3 結(jié)構(gòu)變形圖 plnsol,u,sum,0,1.0 ！顯示總位移云圖如圖4所示 圖4 總位移云圖 plvect,u,vect,elem,on,0 ！顯示節(jié)點(diǎn)總位移矢量圖 etable,zhou_i,smisc,1 ！定義單元表，軸力 etable,zhou_j,smisc,7 ！定義單元表，軸力 etable,jian_i,smisv,2 ！定義單元表，剪力 etable,jian_j,smisc,8 ！定義單元表，剪力 etable,wan_i,smisc,6 ！定義單元表，彎矩 etable,wan_j,smisc,12 ！定義單元表，彎矩 pretab,zhou_i,zhou_j,jian_i,jian_j,wan_i,wan_j ！列表顯示單元結(jié)果表 plls,zhou_i,zhou_j,1,0 ！顯示軸力圖如圖5所示 圖5 軸力圖 plls,jian_i,jian_j,1,0 ！顯示剪力圖如圖6所示 圖6 剪力圖 plls,wan_i,wan_j,1,0 ！顯示彎矩圖如圖7所示 圖7 彎矩圖 prnsol,u,comp ！列表顯示節(jié)點(diǎn)位移 finish ！結(jié)束后處理器 /exit，all ！退出ANSYS并保存所有信息3 結(jié)語ANSYS通用有限元軟件在土木工程應(yīng)用分析中可發(fā)揮巨大的作用。通過ANSYS有限元軟件對鋼桁架靜力受力分析，可以較精確反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的變形，應(yīng)力分布，內(nèi)力情況等；不僅如此，在動力分析中，ANSYS仍能較準(zhǔn)確得出分