简单桁架桥梁ANSYS分析.doc

下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。背景素材选自位于密执安的OldNorthParkBridge(1904-1988)，见图3-22。该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。桥长L=32m,桥高H=5.5m。桥身由8段桁架组成，每段长4m。该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2和P3，其中P1=P3=5000N,P2=10000N，见图3-23。图3-22位于密执安的OldNorthParkBridge(1904-1988)图3-23桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)表3-6桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件惯性矩m4横截面积m2顶梁及侧梁(Beam1)643.8310m-322.1910m-桥身弦梁(Beam2)61.8710-31.18510-底梁(Beam3)68.4710-33.03110-解答以下为基于ANSYS图形界面(GraphicUserInterface,GUI)的菜单操作流程。安全提示：如果聊天中有涉及财产的操作，请一定先核实好友身份。发送验证问题或点击举报天意11:36:47(1)进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）程序ANSYSANSYSInteractiveWorkingdirectory（设置工作目录）Initialjobname（设置工作文件名）:TrussBridgeRunOK(2)设置计算类型ANSYSMainMenu：PreferencesStructuralOK(3)定义单元类型hhQRRNQQwwwwww.bbzzffxxww.ccoommQM9NNANSYSMainMenu：PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.AddBeam:2delastic3OK（返回到ElementTypes窗口）Close(4)定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYSMainMenu:PreprocessorRealConstantsAdd/Edit/DeleteAddselectType1Beam3OKinputRealConstantsSetNo.:1,AREA:2.19E-3，Izz:3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁)ApplyinputRealConstantsSetNo.:2,AREA:1.185E-3，Izz:1.87E-6(2号实常数用于弦杆)ApplyinputRealConstantsSetNo.:3,AREA:3.031E-3，Izz:8.47E-6(3号实常数用于底梁)OK(backtoRealConstantswindow)Close(theRealConstantswindow)(5)定义材料参数ANSYSMainMenu:PreprocessorMaterialPropsMaterialModelsStructuralLinearElasticIsotropicinputEX:2.1e11,PRXY:0.3(定义泊松比及弹性模量)OKDensity(定义材料密度)inputDENS:7800,OKClose（关闭材料定义窗口）(6)构造桁架桥模型生成桥体几何模型ANSYSMainMenu：PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCSNPTKeypointnumber：1，X，Y，ZLocationinactiveCS：0，0Apply同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为(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),(20,5.5),(24,5.5),(28,5.5)）LinesLinesStraightLine依次分别连接特征点OK网格划分ANSYSMainMenu:PreprocessorMeshingMeshAttributesPickedLines选择桥顶梁及侧梁OKselectREAL:1,TYPE:1Apply选择桥体弦杆OKselectREAL:2,TYPE:1Apply选择桥底梁OKselectREAL:3,TYPE:1OKANSYSMainMenu：PreprocessorMeshingMeshTool位于SizeControls下的Lines：SetElementSizeonPickedPickallApplyNDIV：1OKMeshLinesPickallOK(划分网格)(7)模型加约束ANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnNodes选取桥身左端节点OKselectLab2:AllDOF(施加全部约束)Apply选取桥身右端节点OKselectLab2:UY(施加Y方向约束)OK(8)施加载荷ANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructuralForce/MomentOnKeypoints选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）OKselectLab:FY，Value:-5000Apply选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）OKselectLab:FY，Value:-10000OKANSYSUtilityMenu：SelectEverything(9)计算分析ANSYSMainMenu：SolutionSolveCurrentLSOK(10)结果显示ANSYSMainMenu：GeneralPostprocPlotResultsDeformedshapeDefshapeonlyOK（返回到PlotResults）ContourPlotNodalSoluDOFSolution,Y-ComponentofDisplacementOK（显示Y方向位移UY）(见图3-24(a)定义线性单元I节点的轴力ANSYSMainMenuGeneralPostprocElementTableDefineTableAddLab:bar_I,Bysequencenum:SMISC,1OKClose定义线性单元J节点的轴力ANSYSMainMenuGeneralPostprocElementTableDefineTableAddLab:bar_J,Bysequencenum:SMISC,1OKClose画出线性单元的受力图(见图3-24(b)ANSYSMainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotLineElemResLabI:bar_I,LabJ:bar_J,Fact:1OK(11)退出系统ANSYSUtilityMenu：FileExitSaveEverythingOK(a)桥梁中部最大挠度值为0.003374m(b)桥梁中部轴力最大值为25380N图3.24桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果!%ANSYS算例3.4.2(2)%begin%!-注：命令流中的符号$，可将多行命令流写成一行-/prep7!进入前处理/PLOPTS,DATE,0!设置不显示日期和时间!=设置单元和材料ET,1,BEAM3!定义单元类型R,1,2.19E-3,3.83e-6,!定义1号实常数用于顶梁侧梁R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0,!定义2号实常数用于弦杆R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0,!定义3号实常数用于底梁MP,EX,1,2.1E11!定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.30!定义材料泊松比MP,DENS,1,7800!定义材料密度!-定义几何关键点K,1,0,0,$K,2,4,0,$K,3,8,0,$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,!-通过几何点生成桥底梁的线L,1,2$L,2,3$L,3,4$L,4,5$L,5,6$L,6,7$L,7,8$L,8,9!-生成桥顶梁和侧梁的线L,9,16$L,15,16$L,14,15$L,13,14$L,12,13$L,11,12$L,10,11$L,1,10!-生成桥身弦杆的线L,2,10$L,3,10$L,3,11$L,4,11$L,4,12$L,4,13$L,5,13$L,6,13$L,6,14$L,6,15$L,7,15$L,7,16$L,8,16!-选择桥顶梁和侧梁指定单元属性LSEL,S,9,16,1,LATT,1,1,1,hhQRRNQQwwwwww.bbzzffxxww.ccoommQM9NN!-选择桥身弦杆指定单元属性LSEL,S,17,29,1,LATT,1,2,1,!-选择桥底梁指定单元属性LSEL,S,1,8,1,LATT,1,3,1,!-划分网格AllSEL,all!再恢复选择所有对象LESIZE,all,1,1!对所有对象进行单元划分前的分段设置LMESH,all!对所有几何线进行单元划分!=在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解/soluNSEL,S,LOC,X,0!根据几何位置选择节点D,all,ALL,!对所选择的节点施加位移约束AllSEL,all!再恢复选择所有对象NSEL,S,LOC,X,32!根据几何位置选择节点D,all,UY,!对所选择的节点施加位移约束ALLSEL,all!再恢复选择所有对象!-基于几何关键点施加载荷FK,4,FY,-5000$FK,6,FY,-5000$FK,5,FY,-10000/