ANSYS实例分析报告内有结果.doc

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实用文档

【ANSYS算例】3.4.2

（1）基于图形界面的桁架桥梁结构分析（stepbystep）

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）

桥身弦梁（Beam2）

底梁（Beam3）

解答以下为基于ANSYS图形界面（GraphicUserInterface,GUI）的菜单操作流程。

（1）进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）

程序→ANSYS→ANSYSInteractive→Workingdirectory（设置工作目录）→Initialjobname（设置工作文件名）:

TrussBridge→Run→OK

（2）设置计算类型

ANSYSMainMenu：

Preferences…→Structural→OK

（3）定义单元类型

ANSYSMainMenu：

Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete...→Add…→Beam:

2delastic3→OK（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:

Preprocessor→RealConstants…→Add/Edit/Delete→Add…→selectType1Beam3→OK→inputRealConstantsSetNo.:

1,AREA:

2.19E-3，Izz:

3.83e-6（1号实常数用于顶梁和侧梁）→Apply→inputRealConstantsSetNo.:

2,AREA:

1.185E-3，Izz:

1.87E-6（2号实常数用于弦杆）→Apply→inputRealConstantsSetNo.:

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:

Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→inputEX:

2.1e11,PRXY:

0.3（定义泊松比及弹性模量）→OK→Density（定义材料密度）→inputDENS:

7800,→OK→Close（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：

Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS→NPTKeypointnumber：

1，X，Y，ZLocationinactiveCS：

0，0→Apply→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））→Lines→Lines→StraightLine→依次分别连接特征点→OK

网格划分

ANSYSMainMenu:

Preprocessor→Meshing→MeshAttributes→PickedLines→选择桥顶梁及侧梁→OK→selectREAL:

1,TYPE:

1→Apply→选择桥体弦杆→OK→selectREAL:

2,TYPE:

1→Apply→选择桥底梁→OK→selectREAL:

3,TYPE:

1→OK→ANSYSMainMenu：

Preprocessor→Meshing→MeshTool→位于SizeControls下的Lines：

Set→ElementSizeonPicked→Pickall→Apply→NDIV：

1→OK→Mesh→Lines→Pickall→OK（划分网格）

（7）模型加约束

ANSYSMainMenu:

Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnNodes→选取桥身左端节点→OK→selectLab2:

AllDOF（施加全部约束）→Apply→选取桥身右端节点→OK→selectLab2:

UY（施加Y方向约束）→OK

（8）施加载荷

ANSYSMainMenu:

Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Force/Moment→OnKeypoints→选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→OK→selectLab:

FY，Value:

-5000→Apply→选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→OK→selectLab:

FY，Value:

-10000→OK

→ANSYSUtilityMenu：

→Select→Everything

（9）计算分析

ANSYSMainMenu：

Solution→Solve→CurrentLS→OK

（10）结果显示

ANSYSMainMenu：

GeneralPostproc→PlotResults→Deformedshape→Defshapeonly→OK（返回到PlotResults）→ContourPlot→NodalSolu→DOFSolution,Y-ComponentofDisplacement→OK（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

ANSYSMainMenu→GeneralPostproc→ElementTable→DefineTable→Add→Lab:

[bar_I],Bysequencenum:

[SMISC,1]→OK→Close

定义线性单元J节点的轴力

ANSYSMainMenu→GeneralPostproc→ElementTable→DefineTable→Add→Lab:

[bar_J],Bysequencenum:

[SMISC,1]→OK→Close

画出线性单元的受力图（见图3-24（b））

ANSYSMainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→LineElemRes→LabI:

[bar_I],LabJ:

[bar_J],Fact:

[1]→OK

（11）退出系统

ANSYSUtilityMenu：

File→Exit→SaveEverything→OK

（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）基于命令流方式的桁架桥梁结构分析

!

%%%%%[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,,,,

!

-----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