有限元建模有限元大作业.docx

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有限元建模有限元大作业

有限元ANSYS分析

--基于图形界面的桁架桥梁结构分析

姓名:

XXX

班级：

XX

学号：

XXXXX

指导教师:

XX

完成日期：

XXXXX

一．问题描述

如下图所示，实际的钢桁架桥梁可以简化成下承式简支钢桁架桥

侧视图

三维图

模型，桥全长72m，每个节段12m，桥宽10m,高16m。

设桥面为0.3m厚的混凝土板。

桁架杆件规格有如下三种：

钢桁架桥杆件规格

杆件

截面号

形状

规格

端斜杆

1

工字型

400*400*16*16

上下弦

2

工字型

400*400*12*12

横向连接梁

2

工字型

400*400*12*12

其他腹杆

3

工字型

400*300*12*12

材料属性

二.建立模型

由于本例节点数目较多，且材料也各不相同，ansys具体操作步骤比较多，也比较复杂，为了既反映操作流程，又不至于太繁琐，故简化操作步骤，只列出各个操作的主要步骤，具体的上机操作不再细述。

1.定义工作标题和工作名。

2.定义单元类型和选项。

根据题目要求可以选择BEAM2node188和

SHELL3D4node181这两类单元。

3.定义材料属性。

按上述材料属性表分别定义好两种材料的属性。

4.定义梁单元截面。

5.定义壳单元厚度。

6.生成半跨桥的节点。

ANSYSMainMenu:

Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→InActiveCS，然后在对话框中输入“0,0，-0.5”。

然后用copy命令复制点。

7.生成半桥跨单元。

8.生成全桥有限元模型。

用Reflect把已经生成的半桥跨单元生成全桥有限元模型。

9.生成对称单元。

10.合并重合节点、单元。

三．加边界条件和载荷

加边界条件和载荷：

1.假设桥梁左边固定支座，右端为滑动支座，分别施加约束。

2.在桥跨中两节点处施加集中力载荷，大小为100000N,方向向下。

3.施加重力。

DefineLoads>Apply>Structual>Inertia>Gravity>Global然后在弹出的方框内输入10，如下图

4．施加所有约束和载荷之后的模型如下图所示:

四．求解和结果显示及分析

1.选择分析类型，进行求解

2.查看结构变形图

3.云图显示位移

（1）X方向位移

从图中可以看到，X方向位移最大的点集中在节点11，和节点12附近，其它地方较小，因此有必要加强11节点和12节点处的强度。

而且对于混凝土桥面，整个桥面上X方向位移近似相等，变形不是很大。

（2）Y方向位移

从图中可以很清楚地看到，Y方向的位移从两端向跨中，位移绝对值越来越大，尤其是跨中处Y方向变形非常大，故跨中处强度需要特别注意，应当予以加强。

同时，在x值相同的点处，Y方向变形基本相同。

（3）z方向位移

从图上的数值来看，Z方向的位移与X,Y方向的位移相比非常小，这是由于本例是做桥梁的静力分析，而且桥梁长度很短，且载荷加载在Y方向上，故不考虑桥梁受风等外界载荷的影响，故不必考虑模态分析和振动分析。

如果桥梁较长，且桥梁受风的影响较大，则必须同时做静力分析和模态分析等，然后综合考虑。

4.矢量显示节点位移

从矢量图中可以很清楚地看到，从两端向跨中，位移绝对值越来越大，尤其是跨中处变形非常大，故跨中处强度需要特别注意，应当予以加强。

同时，在x值相同的点处，变形基本相同。

5.显示结构内力图

（1）轴向力

从图中可以得出，轴力最大的杆并不再跨中处，而在16-21杆，15-22杆，6-11杆，5-12杆处，这四根杆需要特别注意，提高强度，以增强桥的整体的强度。

其次，跨中处的竖杆的轴力值也比较大，也要注意加强。

其他地方可以适当注意。

（2）剪力

（3）弯矩

从剪力图，弯矩图可以看出他们的值均很小，可以不做重点考虑。

这是由于本例子结构属于桁架杆系结构，因此杆件的剪力和弯矩很小。

6.列表节点结果

列表节点结果包括每个节点的X,Y,Z方向的位移和总位移，最后还列有每项最大值及出现最大值的节点。

可知最大变形出现在1,2节点，既跨中节点处。

需要特别加强。

五．总结

花了几天时间终于把ansys大作业做完了，心中充满了成就感。

这几天的艰辛顿时觉得值了。

刚开始，我打算做一点老师没有讲过的知识，比如模态分析，振动等，那样做起来会很有挑战性，也会很有意思。

所以，我就跑到图书馆去借ansys参考书边看边学边动手。

刚开始，我选的是一个高压电塔的模态分析，按书上的讲解一步一步地操作，本以为很快就可以搞定的，没有想到由于书上的版本太低，我的ansys13的软件对很多东西都不支持。

比如，对于2D的beam，ansys13中就没有对应的。

去网上XX了一下，说是输入命令流可以生成2D的Beam，试了一下，果然可以，可是等到要定义它的实参数时，软件提示不支持。

就这样，折腾了几下，发现版本问题还是一个很大的问题。

在短时间内，去找到两个版本之间的对接方法是有很大难度。

我于是只好放弃做模态和振动分析了。

虽然，最终失败了，但是我仍然学到了很多东西。

接下来打算做的就是现在交的作业了，钢桁架桥梁的有限元分析。

通过做这个大作业，我学会了如何用copy去复制相同的点，这可以简化建模过程。

同时充分利用结构的对称性，用reflect去映射，这也是极大提高效率的方法。

建模工作比较繁琐，需要耐心细致，且不能出现差错。

总之，通过做ansys大作业，使我对有限元知识有了更深入的认识，对上机操作也熟悉了很多，最重要的是学会了通过自己查资料去解决自己遇到的问题，这点让我受益匪浅，感受深刻。

今后我还要继续学习ansys，多去解决一些实际问题！