簡單桁架橋梁ANSYS分析

1、下面以一個簡單桁架橋梁為例，以展示有限元分析的全過程。背景素材選自位于密執(zhí)安的"Old North Park Bridge"  (1904 - 1988)，見圖3-22。該桁架橋由型鋼組成，頂梁及側梁，橋身弦桿，底梁分別采用3種不同型號的型鋼，結構參數(shù)見表3-6。橋長L=32m,橋高H=5.5m。橋身由8段桁架組成，每段長4m。該橋梁可以通行卡車，若這里僅考慮卡車位于橋梁中間位置，假設卡車的質量為4000kg，若取一半的模型，可以將卡車對橋梁的作用力簡化為P1，P2和P3，其中P1= P3=50

2、00 N, P2=10000N，見圖3-23。  圖3-22位于密執(zhí)安的"Old North Park Bridge"  (1904 - 1988)  圖3-23橋梁的簡化平面模型(取橋梁的一半) 表3-6橋梁結構中各種構件的幾何性能參數(shù)構件慣性矩m4橫截面積m2頂梁及側梁(Beam1) 643.8310m-´ 322.1910m-´橋身弦梁(Beam2) 61.8710-´&

3、#160;31.18510-´底梁(Beam3) 68.4710-´ 33.03110-´ 解答以下為基于ANSYS圖形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜單操作流程。安全提示：如果聊天中有涉及財產的操作，請一定先核實好友身份。發(fā)送驗證問題或點擊舉報天意  11:36:47(1)進入ANSYS（設定工作目錄和工作文件） 程序 ANSYS  ANSYS Interactive  

4、; Working directory（設置工作目錄） Initial jobname（設置工作文件名）:TrussBridge  Run  OK(2)設置計算類型ANSYS Main Menu：Preferences  Structural  OK(3)定義單元類型hhQÆRRN«QQwwwwww.bbzzffxxww.ccoomm QM9NNANSYS Main Menu：Preprocessor

5、60; Element Type   Add/Edit/Delete.  Add Beam: 2delastic 3  OK（返回到Element Types窗口） Close(4)定義實常數(shù)以確定梁單元的截面參數(shù)ANSYS Main Menu: Preprocessor  Real  Constants Add/Edit/Delete  Add 

6、select Type 1Beam 3  OK  input Real Constants Set No.  : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1號實常數(shù)用于頂梁和側梁)  Apply  input Real Constants Set  No. : 2 , 

7、;AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2號實常數(shù)用于弦桿) Apply  input Real Constants Set No. : 3,  AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3號實常數(shù)用于底梁)  OK(back to Real Constants window)  Close  

8、;(the Real Constants window)(5)定義材料參數(shù)ANSYS Main Menu: Preprocessor  Material  Props  Material Models  Structural  Linear Elastic  Isotropic  input EX: 2.1e11,  PRXY: 

9、;0.3(定義泊松比及彈性模量)  OK  Density (定義材料密度)  input DENS: 7800,  OK  Close（關閉材料定義窗口）(6)構造桁架橋模型生成橋體幾何模型ANSYS Main Menu：Preprocessor  Modeling  Create   Keypoints  In Active CS&#

10、160; NPTKeypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0  Apply 同樣輸入其余15個特征點坐標（最左端為起始點，坐標分別為(4,0), (8,0), (12,0), (16,0),  (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5),(12,5.5), (16.5.5), (2

11、0,5.5), (24,5.5),  (28,5.5)） Lines  Lines  Straight Line 依次分別連接特征點 OK網格劃分ANSYS Main Menu: Preprocessor  Meshing   Mesh Attributes  Picked Lines 選擇橋頂梁及側梁 OK  select&#

12、160;REAL: 1, TYPE: 1   Apply 選擇橋體弦桿 OK  select REAL: 2,TYPE: 1  Apply 選擇橋底梁 OK  select REAL: 3, TYPE:1  OK   ANSYS Main Menu：Preprocessor  Meshin

13、g  MeshTool 位于Size Controls下的Lines：Set  Element Size on Picked Pick all  Apply  NDIV：1  OK  Mesh  Lines  Pick all   OK (劃分網格)(7)模型加約束ANSYS Main Menu:&

14、#160;Solution  Define Loads   Apply  Structural Displacement  OnNodes 選取橋身左端節(jié)點 OK  select Lab2: All DOF(施加全部約束)  Apply 選取橋身右端節(jié)點 OK  select Lab2: UY(施加Y方向約束)  OK

15、(8)施加載荷ANSYS Main Menu: Solution  Define Loads   Apply  Structural  Force/Moment  OnKeypoints 選取底梁上卡車兩側關鍵點（X坐標為12及20） OK  select Lab: FY，Value: -5000 Apply 選取底梁上卡車中部關鍵點（X坐標為16）

16、0;OK  select Lab: FY，Value: -10000  OK ANSYS Utility Menu： Select  Everything(9)計算分析ANSYS Main Menu：Solution  Solve  Current LS  OK(10)結果顯示ANSYS Main Menu：General Postproc

17、0; Plot Results   Deformed shape  Def shape only  OK（返回到Plot Results） Contour Plot  Nodal Solu  DOF  Solution, Y-Component of Displacement OK（顯示Y方向位移UY）(見圖3-24(a)定義線性單元I節(jié)

18、點的軸力ANSYS Main Menu  General Postproc   Element Table  Define Table  Add  Lab:bar_I, By sequence num: SMISC,1  OK   Close定義線性單元J節(jié)點的軸力ANSYS Main Menu  Gener

19、al Postproc   Element Table  Define Table  Add  Lab:bar_J, By sequence num: SMISC,1  OK   Close畫出線性單元的受力圖(見圖3-24(b)ANSYS Main Menu  General Postproc  Plot 

20、 Results  Contour Plot  Line Elem Res LabI:  bar_I, LabJ:  bar_J, Fact: 1   OK(11)退出系統(tǒng)ANSYS Utility Menu：File  Exit  Save Everything  OK   (a)橋梁中

21、部最大撓度值為0.003 374m          (b)橋梁中部軸力最大值為25 380N圖3.24桁架橋撓度UY以及單元軸力計算結果!% ANSYS算例3.4.2(2) % begin % !-注：命令流中的符號$，可將多行命令流寫成一行- /prep7             &#

22、160;        !進入前處理 /PLOPTS,DATE,0            !設置不顯示日期和時間 !=設置單元和材料  ET,1,BEAM3                !定義單元類

23、型 R,1,2.19E-3,3.83e-6, , , , ,     !定義1號實常數(shù)用于頂梁側梁 R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0,    !定義2號實常數(shù)用于弦桿 R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0,  !定義3號實常數(shù)用于底梁 MP,EX,1,2.1E11        

24、60;     !定義材料彈性模量 MP,PRXY,1,0.30              !定義材料泊松比 MP,DENS,1,7800          !定義材料密度 !-定義幾何關鍵點  K,1,0,0, $ K,2,4,0,

25、60;$ K,3,8,0, $K,4,12,0, $K,5,16,0, $K,6,20,0, $K,7,24,0, $K,8,28,0, $K,9,32,0, $K,10,4,5.5, $K,11,8,5.5, $K,12,12,5.5, $K,13,16,5.5, $K,14,20,5.5, $K,15,24,5.5, $K,16,28,5.5, !-通過幾何點生成橋底梁的線 L,1,2 $L,2,3 $L,3,4

26、 $L,4,5 $L,5,6 $L,6,7 $L,7,8 $L,8,9  !-生成橋頂梁和側梁的線 L,9,16 $L,15,16 $L,14,15 $L,13,14 $L,12,13 $L,11,12 $L,10,11 $L,1,10  !-生成橋身弦桿的線  L,2,10 $L,3,10 $L,3,11 $L,4,11 $L,4,12 $L,4,13&#

27、160;$L,5,13 $L,6,13 $L,6,14 $L,6,15 $L,7,15 $L,7,16 $L,8,16  !-選擇橋頂梁和側梁指定單元屬性  LSEL,S,9,16,1, LATT,1,1,1,  hhQÆRRN«QQ wwwwww.bbzzffxxww.ccoomm QM9NN !-選擇橋身弦桿指定單元屬性  LSEL,S,17,29,1, LATT,1,2,1,

28、60;!-選擇橋底梁指定單元屬性  LSEL,S,1,8,1, LATT,1,3,1, !-劃分網格  AllSEL,all                         !再恢復選擇所有對象 LESIZE,all,1,1    

29、0;             !對所有對象進行單元劃分前的分段設置  LMESH,all                        !對所有幾何線進行單元劃分   !=在求解模

30、塊中，施加位移約束、外力，進行求解 /solu NSEL,S,LOC,X,0                    !根據幾何位置選擇節(jié)點  D,all,ALL,                

31、60;    !對所選擇的節(jié)點施加位移約束 AllSEL,all                          !再恢復選擇所有對象  NSEL,S,LOC,X,32        &#

32、160;          !根據幾何位置選擇節(jié)點 D,all,UY,                       !對所選擇的節(jié)點施加位移約束 ALLSEL,all       

33、                  !再恢復選擇所有對象   !-基于幾何關鍵點施加載荷 FK,4,FY,-5000  $FK,6,FY,-5000  $FK,5,FY,-10000 /replot                             !重畫圖形 Allsel,all                           !選擇所有信