ANSYS的钢桁架静力分析命令流实例

ANSYS的钢桁架静力分析命令流摘要：在实际工程结构中，最常用的方法是结构的线性静力分析。尽管结构形式与建筑材料多种多样，设计规范与设计原理也不尽相同，但在设计过程中结构分析却是一致的，基本上采用线弹性分析结构的内力。因此，结构的线性静力分析应用广泛，并且是其他各种分析的基础。本文介绍的内容是探讨ANSYS有限元软件对钢桁架的静力受力分析。关键词：结构；桁架；静力分析；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软件是融结构、流体、电磁场、声场和热场分析于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于土木、地质、矿业、材料、机械、仪器仪表、热工、水利、生物医学和原子能等工程的分析和科学分析。ANSYS的主要技术特点有：强大的建模功能、强大的求解能力、强大的非线性分析能力、强大的网格划分能力、良好的优化能力、单场及多场耦合分析能力、具有多种接口能力、强大的后处理能力、强大的二次开发能力、强大的数据统一能力、支持多种硬件平台和操作系统平台。其分析功能有结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析、耦合场分析，其中结构分析有七种类型分别为静力分析、特征屈曲分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析、谱分析、显示动力分析。ANSYS按功能模块分为九个处理器，当在某个处理器完成操作后，应先退出该处理器后再进入其它处理器，同时可以采用菜单方式或命令流方式进行操作。本文主要讲述了采用ANSYS命令流方式对钢桁架进行的静力分析。2 实例钢桁架桥静力受力分析2.1 问题描述 已知下沉式简支钢桁架桥长72米，每个节段长12米，桥宽10米，高16米。设桥面板为0.3米厚的混凝土板。钢桁架桥如图1所示。 桁架杆件规格有三种，见表1。表1 钢桁架桥杆件规格杆件截面号形状规格端斜杆1工字型4004001616上下弦2工字型4004001212横向连续梁2工字型4004001212其他腹杆3工字型4003001212 钢桁架桥的材料属性见表2。表2 材料属性参数钢材混凝土弹性模量EX2.13.5泊松比PRXY0.30.1667密度DENS785025002.2 命令流操作方法 finish$/clear /filname,gkj,1 ！定义工作文件名 /title,truss bridge static analysis ！指定标题 /com,structural ！选择分析类型为结构分析 /prep7 ！进入前处理器！ et,1,beam4$et,2,shell63 ！定义1、2号单元类型 sectype,1,beam,i,duan,0$secoffset,cent ！定义1号工字型截面及质心 secdata,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 ！1号截面参数 sectype,2,beam,i,xianheng,0$secoffset,cent ！定义2号工字型截面及质心 secdata,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！2号截面参数 sectype,3,beam,i,fu,0$secoffset,cent ！定义3号工字型截面及质心 secdata,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！3号截面参数 r,1,0.0187,0.17e-3,0.54e-3,0.4,0.4,0, ！设置1号实常数 r,2,0.0141,0.128e-3,0.415e-3,0.4,0.4,0 ！设置2号实常数 r,3,0.0117,0.541e-4,0.324e-3,0.3,0.4,0 ！设置3号实常数 r,4,0.3, ！设置4号实常数 mp,ex,1,2.1e11$mp,prxy,1,0.3 ！定义1号材料泊松比、密度 mp,dens,1,7850 ！定义1号材料弹性模量 mp,ex,2,3.5e10$mp,prxy,2,0.1667 ！定义2号材料泊松比、密度 mp,dens,2,2500 ！定义2号材料弹性模量 n,0,0,-5， ！建立节点 ngen,4,4,all,12,1$ngen,2,1,all,10,1 ！复制节点 ngen,2,1,2,10,4,16,1$ngen,2,1,3,11,4,-10,1 ！复制节点 type,1$mat,1 ！选择1号单元类型、材料 real,1 ！选择1号实常数 esys,0 ！单元坐标系 secnum,1 ！选择1号截面 tshap,line ！选择线形单元 e,11,14$e,12,13 ！建立单元 type,1$mat,1 ！选择1号单元类型、材料 real,2 ！选择2号实常数 esys,0 ！单元坐标系 secnum,2 ！选择2号截面 tshap,line ！选择线形单元 e,2,6$e,6,10$e,10,14$e,1,5$e,5,9 ！建立单元 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$mat,1 ！选择1号单元类型、材料 real,3 ！选择3号实常数 esys,0 ！单元坐标系 secnum,3 ！选择3号截面 tshap,line ！选择线形单元 e,3,6$e,6,11$e,4,5$e,5,12$e,2,3 ！建立单元 e,1,4$e,6,7$e,5,8$e,10,11$e,9,12 type,2$mat,2 ！选择2号单元类型、材料 real,4 ！选择4号实常数 esys,0 ！单元坐标系 tshap,quad ！选择四边形单元 e,1,2,6,5$e,5,6,10,9$e,9,10,14,13 ！建立单元 nsym,x,14,all ！所有节点以yoz平面对称 esym,14,all ！所有单元以yoz平面对称 nummrg,all,low ！合并重复节点单元，编号取较小者 numcmp,all ！压缩节点单元等编号 finish /sol ！进入求解器 nsel,s,23,24 ！选择节点 d,all,0,ux,uy,uz, ！约束3个自由度 nsel,s,13,14 ！选择节点 d,all,0,uy,uz, ！约束2个自由度 nsel,s,1,2 ！选择节点 f,all,fy,-10000 ！施加竖向集中力荷载 allsel,all ！选择所有项目 acel,0,10,0 ！施加重力 antype,0 ！选择分析类型、静力分析 Solve ！开始求解 finish ！结束求解器 施加位移约束及所有荷载后的模型如图2所示。图2 施加约束及荷载后的模型 /post1 ！进入普通后处理器 pldisp,2 ！显示结构变形图如图3所示图3 结构变形图 plnsol,u,sum,0,1.0 ！显示总位移云图如图4所示 图4 总位移云图 plvect,u,vect,elem,on,0 ！显示节点总位移矢量图 etable,zhou_i,smisc,1 ！定义单元表，轴力 etable,zhou_j,smisc,7 ！定义单元表，轴力 etable,jian_i,smisv,2 ！定义单元表，剪力 etable,jian_j,smisc,8 ！定义单元表，剪力 etable,wan_i,smisc,6 ！定义单元表，弯矩 etable,wan_j,smisc,12 ！定义单元表，弯矩 pretab,zhou_i,zhou_j,jian_i,jian_j,wan_i,wan_j ！列表显示单元结果表 plls,zhou_i,zhou_j,1,0 ！显示轴力图如图5所示 图5 轴力图 plls,jian_i,jian_j,1,0 ！显示剪力图如图6所示 图6 剪力图 plls,wan_i,wan_j,1,0 ！显示弯矩图如图7所示 图7 弯矩图 prnsol,u,comp ！列表显示节点位移 finish ！结束后处理器 /exit，all ！退出ANSYS并保存所有信息3 结语ANSYS通用有限元软件在土木工程应用分析中可发挥巨大的作用。通过ANSYS有限元软件对钢桁架静力受力分析，可以较精确反应出结构的变形，应力分布，内力情况等；不仅如此，在动力分析中，ANSYS仍能较准确得出分