用ANSYS进行桥梁结构分析..
基于ANSYS 的连续刚构桥分析(操作篇 )
目录一、工程背景 (1)二、工程模型 (1)三、ANSYS分析 (2)(一)前处理 (2)(1)定义单元类型 (2)(2)定义材料属性 (3)(3)建立工程简化模型 (3)(4)有限元网格划分 (5)(二)模态分析 (5)(1)选择求解类型 (5)(2)建立边界条件 (6)(3)输出设置 (6)(4)求解 (6)(5)读取结果 (6)(6)结果分析 (8)(三)结构试验载荷分析 (8)(1)第二跨跨中模拟车载分析 (8)(2)边跨跨中模拟车载分析 (9)四、结果分析与强度校核 (10)(一)结果分析 (10)(二)简单强度校核 (10)参考文献 (11)连续刚构桥分析一、工程背景：随着我国经济的发展，对交通运输的要求也不断提高；高速路，高铁线等遍布全国，这就免不了要架桥修路。
截至2014年年底，我国公路桥梁总数已达75.71万座，4257.89万延米i。
进百万的桥梁屹立在我国交通线上，其安全便是头等大事。
随着交通运输线的再扩大，连续刚构桥跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低等优点将被广泛应用。
二、工程模型：现有某预应力混凝土连续刚构桥，桥梁全长为184m，宽13m，其中车行道宽11.5m，两侧防撞栏杆各0.75m主梁采用C50混凝土。
桥梁设计载荷为公路—— 级。
图2-1桥梁侧立面图上部结构为48m+88m+48m三跨预应力混凝土边界面连续箱梁。
箱梁为单箱双室箱形截面，箱梁根部高5m，中跨梁高2.2m，边跨梁端高2.2m。
箱梁顶板宽12.7m,底板宽8.7m,翼缘板悬臂长2.0m，箱梁高度从距墩中心3.0m处到跨中合龙段处按二次抛物线变化。
0号至3号块长3m（4x3m)，4、5号块长3.5m(2x3.5m)，6号块到合龙段长4m(6x4m)，合龙段长2m。
边跨端部设1.5m横隔板，墩顶0号块设两道厚1.2m横隔板。
0号块范围内箱梁底板厚度为0.90m，1号块范围内底板厚度由0.90m线性变化到0.557m，2号块到合龙段范围内底板厚度由0.557m 线性变化到0.3m。
浅析ANSYS在桥梁工程中的应用
３ ３－３ ４．
ห้องสมุดไป่ตู้
第五 ， 保证建筑物 的质量和耐久性 ， 坚决杜绝各种偷
工 减 料 、以次 充 好 等 等 为 了谋 取 暴 利 而 采取 降低 工 程 质 量 的现 象 发 生 ， 来 减 少 不 必 要 的 维 修 加 固 ， 至 拆 除 。 从 甚
重要 的意义 ，我们要保证建筑垃圾 的绿色 回收和合理利 用率 。 如果多方施力 ， 必然可 以有效改变建筑垃圾 随意堆 第三 ， 源头上加 以控制 ， 从 向施工企业大力推广新 型 放和露天填埋等处理行 为 ，并使建筑垃圾综合利用成为 建筑材料 ，力求使建设过程 和拆 除过程 中少产生建筑垃 主 流 ， 不 仅 是 对 于 环 境 保 护 而 言 ， 是 对 于 节 约 土 地 、 这 还 圾， 或者即使产生 的垃圾都是 可以回收的。 节约资源而言 ， 意义都积极而深远 。 第 四， 将建筑垃 圾处理分类改革 。 提倡高级 利用 ， 将 建筑垃圾还原 成水泥 、 沥青 ； 推广 中级利用 ， 将建筑垃圾 参 考 文 献 ： 经处理加工成骨料 ， 再制成各种建筑用砖 ， 用作建筑物或 １ 徐 张 对 道路的基础材料 ； 限制低级利用 ， 减少现场分拣 分类利用 ［】刘 超 ， 晓朝 ， 莉 ． 于 建 筑 垃 圾 处 理 现状 的 思 考 及 建 议
２２ 悬 索单 元 ．
法。 采用 Ａ Ｓ Ｓ程序通常所求得 的结果 和实测值 比较相 ＮＹ 近， 能够基本反映结构 的实际状况 。 桥梁 自振特性理论分
析 主 要 用 到 了 Ａ Ｓ Ｓ的 瞬 态 动 力学 分 析功 能 ， ＮＹ 瞬态 动 力 学 分 析 是用 于确 定 承 受 任 意 的随 时 问 变 化 荷 载 的结 构 的
基于ANSYS的曲线桥梁格分析方法
１ ２ ３ ４ ５ １
积 ．
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Байду номын сангаас
图 １ 各 种 截 面 形 式 的 梁格 划 分 方 法
２１１ 梁格 划分 时需要 注意 的事 项 ．． ａ 向梁格 的数 目可根 据桥 宽 或 主梁布 置 情况 ） 纵 来确 定 ， 大 间距不 宜超 过 １ 最 ／ ４跨径 。对 于 板梁 ， 横 梁 的间距 应小 于 １ ／ ４有效 跨径 ，且 在支 点 附件 处应 适 当加密 ； 于肋 板梁 ， 对 横梁 的间距应 小 于 １ ／ ８有效 跨径 ； 于箱 梁 ， 梁 间距应 小 于 １ 对 横 ／ ４纵梁 反 弯点距 离。 此外 ， 隔梁处必 须设置 横梁 ， 、 向梁 格 间距 横 纵 横 应 大致相 等 。 ｂ为 了便 于布 置二期 恒 载 防撞 墙 及确 定 活载 移 ）
作者简介 ： 卢晨喜（９ ５ １６一 ）男 ， ， 山西忻州人 ， 工程师 ，０ ８ ２ ０ 年毕业于长安大学公路工程管理专业（ 函授本科 ） 。
２ １ 第 ４期 ０２年
卢晨喜 ： 于 Ａ ＹＳ的 曲线桥 梁格分析 方 法 基 ＮＳ
・１ ３．
动 的桥 面范 围 ，应 在边梁 边缘 处设置 具有 纵 向虚拟
般需要 对 其进行 空 间结构 内力 分析 。 国内 已有 文
献 ［ 实 际 的工 程 实例 应 用空 间梁格 法 成 功地 进 行 ２ １ 对 结 构 内力分 析 和配筋计 算 。 对此 ， 本文 通过具 体 实例 来 介 绍 如何 在 Ａ Ｓ Ｓ软 件 中利 用 梁格 法分 析 曲线 ＮＹ
梁桥。 １ 梁格理 论简 介
２１ 梁 格划 分及截 面特性 计算 ． 这是 建 立 曲线 梁桥 梁 格分 析 最 关键 的步 骤 ， 对 于 各种 截 面形 式 （ 括 板 式 、 包 Ｔ型 、 箱梁 或 单 箱 多 小
ANSYS土木工程经典实例命令流大全
ANSYS土木工程经典实例命令流大全ANSYS是目前最为领先的工程仿真软件之一，广泛应用于土木工程领域。
本文将介绍一些ANSYS土木工程的经典实例以及相关的命令流，帮助工程师更好地应用该软件进行仿真分析。
1. 桥梁结构分析实例实例简介一座桥梁由多个零部件组成，包括桥墩、桥面、桥拱等。
如何分析这些零部件的受力情况，以便于对桥梁结构进行优化和改进呢？ANSYS提供了一系列的分析工具和命令流，可以帮助我们完成这项任务。
命令流详解首先需要创建一个桥梁模型，并进行网格划分。
然后利用ANSYS的各种分析工具进行仿真分析，得到桥梁各个零部件的受力情况。
在此基础上，可以进行结构优化，最终得到一个强度和稳定性都较好的桥梁结构。
以下是桥梁结构分析实例的一些关键命令流：•创建单元网格：ET, SOLID186•定义材料属性：MP, EX, NU, DENS•定义边界条件：*BOUNDARY，MP，SYM，FIX•加载边界条件：DLOAD，TYPE，P，_LOC•计算位移和应力分布：*POST1，DISPL，NF，S2. 地基基础分析实例实例简介地基基础是土木工程中的重要组成部分，承载着整个工程的重量。
如何对地基基础的承载力进行分析和计算呢？ANSYS也提供了相应的分析工具和命令流，帮助土木工程师完成这项任务。
命令流详解首先需要建立地基基础的三维模型，并进行网格划分。
然后利用ANSYS的各种分析工具进行仿真分析，计算地基基础承载力、变形等相关指标。
在此基础上，可以进行结构优化，最终得到一个承载能力和稳定性都较好的地基基础。
以下是地基基础分析实例的一些关键命令流：•创建单元网格：ET, SOLID186•定义材料属性：MP, EX, NU, DENS•定义边界条件：*BOUNDARY，MP，SYM，FIX•加载边界条件：DLOAD，TYPE，P，_LOC•计算应力分布和变形：*POST1，S，EPTO，ETA3. 挖土工程分析实例实例简介挖土工程是土木工程中的重要环节，需要对不同参数下的挖土工程进行分析和优化。
桥梁的ansys有限元分析
（一）研究背景桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有十分重要的位置 ,而桥梁桁架结构是保证桥梁安全运营的重要手段。
随着技术的发展，桥梁桁架结构己经发展成为桥梁领域中必不可少的专用结构，桥梁桁架结构更是代表了桥梁的主流发展方向，具有广阔的市场前景。
木文的研究对象为桥梁桁架结构，采用有限元法对该车结构进行了有限元分析。
（二）研究目的本文认真研究了桥梁的结构组成和工作原理，对桥梁各组成部件进行了合理的模型处理和简化，利用有限元分析软件ANSYS的APDL语言，建立了各部件的有限元参数化模型。
按照真实情况采用合理的方式模拟各部件间的连接关系，将各部件组成一个整体。
通过以上工作建立了桥梁的有限元分析模型，对桥梁桁架结构进行静力学分析，分析桥梁桁架结构在静态情况下的位移变形，应力应变分布，为桥梁桁架结构的设计与制造提供理论依据。
（三）有限元分析过程1.定义材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比。
点击主菜单中的"Preprocessor'Material Props >Mat erialModels” ,弹出窗口,逐级双击右框中“Structural、Linear\ Elastic\ Isotropic n前图标，弹出下一级对话框，在"弹性模量” （EX）文本框中输入:2. Oell ,在“泊松比” （PRXY）文本框中输入：0. 3,如图所示，点击“0K”按钮，同理点击Density输入7850即为密度。
A define Material Model BehaviorMaterial Edit Favorite HelpA Linear I&otropic Properties for P/aterhl Number 1Linear Isotropic Ifaterial Propertiesfor Kat erial NuiTber 1T1Terrperatures |0 EX PRX7|o.3Add Temper attire | Delete TeiuperatureGraphOKdree] |HebA Define Material Model Behavior Matenal Edit Favorite Help2. 定义单元属性，包括单元类型、单元编号、实常数。
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析
钢桁架桥梁结构的ANSYS分析摘要本文中采用有限元分析法，在大型有限元分析软件ANSYS平台上分析桥梁工程结构，很好地模拟桥梁的受力、应力情况等。
在静力分析中，通过加载各种载荷，得出结构变形图，找出桥梁的危险区域。
1、问题描述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。
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1-1。
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=5000 N, P2=10000N，见图1。
1图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)2、模型建立在桥梁结构模拟分析中，最常用的是梁单元和壳单元，鉴于桥梁的模型简化，采用普通梁单元beam3。
实体模型的建立过程为先生成关键点，再形成线，从而得到桁架桥梁的简化模型。
3、有限元模型3.1单元属性整个桥梁分成三部分，分别为顶梁及侧梁、弦杆梁、底梁，三者所使用的单元都为beam3单元，因其横截面积和惯性矩不同，所以设置3个实常数。
此外，他们材料都为型钢，材料属性视为相同，取为弹性模量EX为2.1e11 ，泊松比prxy为0.3，材料密度dens为7800。
3.2网格划分线单元尺寸大小为2，即每条线段的1/2。
4、计算4.1约束根据问题描述的要求，该桁架桥梁在x=0处的边界条件为全约束，x=32处的边界条件为y方向位移为0（即UY=0）。
如下图所示。
4.2载荷卡车对桥梁的压力视为3个集中载荷，因为模型只取桥梁的一般，所以3个集中载荷的力之和为20000N，分别为p1=5000N,p2=10000N,p3=5000N。
并将载荷施加在底梁的关键点4,5,6上。
如下图所示。
5、静力分析的计算结果5.1查看结构变形图显示y方向位移显示x方向位移5.2结论从加载后的结构变形图中可以看出，在载荷作用下，桁架桥的中间位置向下发生弯曲变形最为明显而两侧的侧梁变形最小，载荷引起的位移最大处在桥中间位置，随跨中间向两侧递减。
浅析ANSYS在桥梁工程中的应用
浅析ANSYS在桥梁工程中的应用摘要:文章主要介绍了ANSYS在桥梁工程中常用的单元建模、自振特性的模态分析,以及优化施工方面的应用,希望能为广大的桥梁工程技术人员提供一些参考。
关键词:ANSYS;有限元;桥梁1 ANSYS软件简介ANSYS作为世界知名的大型通用有限元分析软件,已经广泛应用于核工业,铁道,土木工程,地矿,水利等各工业领域。
它除具有图形处理,前处理,分析,后处理和单元库等重要功能外,还有强有力的结构分析功能,如线形动静力分析,非线性动静力分析等。
近年来,紧跟最先进的计算机方法和计算机技术,ANSYS不断发展更新,特别是强大的后处理功能的推出,方便了设计人员在程序进行有限元分析后的数据处理和结果分析,缩短了设计周期,提高了分析精度。
目前,ANSYS已成为桥梁工程结构设计分析是常用的必备软件之一。
2 ANSYS在桥梁工程中的建模设计2.1 梁单元和杆单元组合ANSYS软件具有强大的建模功能。
建模时,先建立结构的几何模型,给出材料参数和单元类型,最后划分网格,形成结构的有限元模型。
ANSYS软件提供了近200种单元,其中桁架、桁拱、拱肋、上下平纵联、横联、上下层桥面系中的纵横梁及撑杆通常采用梁单元模拟(如BEAM188单元),梁拱间的吊索采用空间杆单元模拟(如LINK10单元)。
运用有限元软件ANSYS建立梁、杆的单元模型,可以详细分析桥梁的极限承载力,变形和强度,以及稳定性。
工程上有很多这方面的成功实例。
2.2 悬索单元斜拉索索力的大小对斜拉桥结构的内力状态影响很大。
特别是大跨度斜拉桥,结构几何非线性效应十分明显。
ANSYS目前还不能模拟施加斜拉索索力,也没有专门的拉索单元,工程上通常采用LINK8和LINK10两种杆件单元模拟斜拉索,用等效弹性修正模量或者多段杆单元来考虑拉索的垂度效应、梁柱效应、大位移效应,利用单元的生死特性,单元初应变或者用温度荷载来施加索力。
2.3 桥墩单元和桩基单元有很多研究人员用ANSYS软件中的Solid65单元,模拟分析混凝土结构桥墩的荷载试验,并取得了不少成果。
桥梁常见桩基础形式的ANSYS仿真分析
最终 都是 体现在 单桩 的内力 和变形上 。对 于单 桩可
以采用 ｂ ｅ ａ ｍ 系列单 元模 拟 。就 平 面分 析 法 的单 桩 而言 ， 最简 单 地 可采 用 ｂ ｅ ａ ｍ３ 、 单元 或 者 ｂ ｅ ａ ｍ５ ４单
手算 方 法 多 采用 线 弹 性地 基 反 力法 ， 当基 桩 挠
整体 、 共 同承 受 动 静 荷 载 的一 种 深 基 础 ， 是 高 层 建
筑、 桥 梁 等重要 建筑 物 工 程 中被 广 泛 采用 的基 础 形 式 。桩基 础在 本 质 上 相 当 于 一 个 竖 立 的 弹性 地 基 梁， 只是地基 系 数 随深 度 变 化 。规 范 算 法不 仅 非 常
繁琐 ， 而且 对空 间群桩 效应 的计 算无法 直接 完成 ， 往 往转 化为平 面 问题 并进 行一 系列 的近 似或 者简化 。
结 构 的有 限元 理论 从 ２ Ｏ世 纪 ５ ０年代 主要应 用 于航 空工程 中飞 机结 构 的矩 阵分 析 发 展 至今 ， 应 用 领 域得 到 了广泛 的拓展 Ｌ １ ］ 。 日益完善 的有 限元 计算 理论对 计算 实现 方法 的要 求 越来 越 高 ，计算 方法 ， 主要 有极 限地基 反 力
法（ 包括 恩格 尔一 物部法 、 雷斯 法 、 冈部法 、 斯奈 特科
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － １ １ － ２ ６ 作者简介 ： 李 道工程设计工作 磊（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 助理工程师， 主要 从 事 桥 梁 与 隧 ｌ ｉ ｌ ｅ ｉ ｈ ａ ｈ ａ ２ ０ ０ ２ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
桩基 础是 指通过 承 台把若 干根桩 的顶 部连接 成
法、 布 罗姆斯 法 和挠度 曲线法 ） 、 弹性地 基反 力法 （ 包 括 张 氏法 、 ｋ法 、 ｍ法 、 ｃ 法 和 幂级 数 通 解 法 、 非 线 弹 性 地基 反力法 ） 、 复 合 地 基反 力 法 （ 弹 塑性 区采 用 不 同分布 规律 ， 即 曲线法 ） 和 弹性理 论法 四大类 。
基于ANSYS的桥梁结构徐变效应仿真分析
收 稿 日期 ：０ ２０ —４ ２ １—１１ ． 作者简介 ： 游 峰（ ９ ０）助理工程师． － ｉ ｙ ｕｅｇ ２ ０ ＠１ ３ ｃｍ １８ 一 ， Ｅ ｍａ ：ｏ ｆｎ＿ ０ ４ ６ ．ｏ ｌ
现 了桥 梁混凝土 结构 的徐 变分析计算 。在此基础上 ， 通过 实例验证 了这种模拟方法在 实际工程计算 中的可靠性 。
关 键词 ： 徐变； 混凝土； Ａ Ｓ Ｓ 仿真分析； 桥梁结构 ＮＹ ；
Ｂｒｄ ｅＳｒ ｃｕ ｅＣｒｅ ｆｃ ｉ ｌｔ ｎ Ａｎ ｌｓｓＢａ ｅ ｎ ＡＮＳ ｉ ￣ ｔｕ ｔｒ ｅｐ ＥｆｅｔＳｍｕ ａｉ ａｙ ｉ ｓｄ ｏ ｏ ＹＳ
￡一 Ｃ１・ Ｃ ・ Ｑ ・ｅ ／ ａ２ ｔ （） １
式中， ｔ 为 时刻 的混 凝 土应力 ； Ｔ为 ｔ 刻 的环 境 温度 ； Ｃ ， ３Ｃ 为 常系数 。 时 Ｃ ， ｚＣ ， ４ 取 Ｃ ：１Ｃ —０ Ｃ —０ 代人 式 （） ２＝ ， ３ ， ４ ， ＝ １ ｅ ｌ・ —Ｃ （） ２
１ 徐变理论 的基本假定
因客观 因素 的复杂性 ， 凝土徐 变 引起 的结构 徐变 变形及 次 内力计算 的精 确分 析十分 困难 ， 变计算 理 混 徐 论 大多 采用 如下假 定 ：
１ 结构 截面 变形 （ ） 混凝 土） 终符合 平截 面变 形假定 ； 始
２不考 虑普 通钢 筋对徐 变 的约束 影 响 ； ） ３徐变 与应 力之 间符合 线性 关 系 ， ） 即采 用线 性徐 变理 论 ， 由此 可 采用 “ 的独 立 作用 原 理 ” “ 力 应 变 力 和 应
简单桁架桥梁ansys分析
简单桁架桥梁ansys分析Ansys是一款广泛使用的有限元分析软件，可以用于各种工程结构的分析，包括桁架桥梁。
下面是一个简单的桁架桥梁分析的步骤，使用Ansys进行模拟。
一、建立模型1.创建新的分析：在Ansys中，首先需要创建一个新的分析。
选择适当的分析类型，例如静态分析或动态分析，根据需要进行设置。
2.创建几何体：在Ansys中，可以使用自带的建模工具创建几何体。
对于桁架桥梁，需要创建梁单元和节点。
梁单元用于模拟桥梁的横梁和纵梁，节点用于连接梁单元。
3.定义材料属性：为梁单元分配适当的材料属性，例如弹性模量、泊松比、密度等。
4.网格化：对几何体进行网格化，以生成有限元网格。
可以调整网格密度以获得更精确的结果。
5.边界条件和载荷：定义边界条件和载荷。
对于桁架桥梁，可能需要在支撑处施加固定约束，并在桥面上施加车辆载荷。
二、进行分析1.运行分析：在Ansys中，可以运行分析并观察结果。
可以使用后处理功能来查看结果，例如位移、应力、应变等。
2.检查结果：检查模型的位移、应力、应变等是否符合预期。
如果结果不符合预期，可能需要返回模型进行修正。
三、优化设计1.优化设置：在Ansys中，可以使用优化工具对模型进行优化设计。
设置优化目标，例如最小化总重量或最大化刚度。
2.运行优化：运行优化过程，Ansys将自动调整模型的参数以达到优化目标。
3.检查结果：在优化完成后，检查结果以确保满足设计要求。
四、验证模型1.确认模型的正确性：在完成优化设计后，需要确认模型的正确性。
可以通过与实验数据进行比较，或者与其他分析工具的结果进行比较来验证模型的准确性。
2.进行敏感性分析：可以使用Ansys的敏感性分析功能来确定哪些参数对模型结果影响最大。
这有助于在后续设计中更好地控制这些参数。
3.确认模型的可靠性：确认模型是否符合工程要求和规范。
如果模型满足所有条件，那么可以将其用于实际工程设计。
五、应用模型1.工程设计：在确认模型的正确性和可靠性后，可以将模型应用于实际的工程设计。
桥梁工程ANSYS优化设计问题分析
（）计算困难 。由于实体模 型一般单元多 ，方程组 巨大 ， ４
因此对 机器要求较高 。 ２ 仿真分析 ． ２
Ａ Ｓ Ｓ软件 自身具有 强大 的实体 建模功 能 ，并且 可 以通 ＮＹ
过 多种数据 传输接 口直接输入模 型 。通 过这方 式相结 合 ，基 本 上可 以建 立各种 复杂模型 网格 划分 的质量 和数量 直接影 响
下的受力情况。在 实体仿 真分析上 ，Ａ Ｓ Ｓ软件有很 多优点 ，准确地仿 真分析甚至可以取代模 型试验 而得到 巨大的 ＮＹ
经济效益。在整体有 限元计算 的基础上 ，通过对 某大跨度 斜拉 桥主 梁的局部仿真分析 ，论 述 了仿 真分析尤其是其在
微 机 上 实现 的一 般 过 程 。 关键 词 ： Ａ Ｓ Ｓ； 真 分 析 ； 拉 桥 ＮＹ 仿 斜
飞速发展 和有 限元 软件提供 了一种可 能 ，仿 真技术 可 以将 桥
梁局部甚 至整桥 “ 建立”在计 算机上 ，在设 计桥梁 方案 、桥
（）建模 难 。很 多在梁单 元里 面需要省 略 的内部构 造在 １ 仿真分析里面是 不能省略的。
梁结构计 算分析 、桥梁施工过 程模拟 、准确 计算桥 梁承 载能
则 ，进 行 下 一 步 。
的影 响 ，整体模 型为 ７个标 准梁端 长度 。根据分 析结 果 ，该
模型足够大 ，能够 比较真实地 反映出细化段 的真实受力状态 。 在建模过程 中，采用 Ａ ｔ Ａ 维建模与 Ａ Ｓ Ｓ实体 建 ｕｏ Ｄ Ｃ ＮＹ
（）根据 己完成 的优化 循环 和 当前 优化 变量 的状态修 正 ３ 设计变量 ，重新投入循环 。
组台成整体 模型。 单元选取 ：混凝 土采用 Ｓ ＬＤ ５单元 ，预应 力钢 筋采用 Ｏ Ｉ４
ANSYS桥梁建模经验1
2.从横截面来看，一般单箱室连续刚构桥具有外轮廓的几何拓扑，因此将其作为截面的拓扑。对于和其拓扑一致或者可以调整为该拓扑结构的连续刚构都能分析。对于箱内倒角为双折线的连续刚构只能近似模拟。具体建模时，我们只需输入外轮廓尺寸，截面纵向位置，APDL命令流即可自动计算其他关键点位置，用循环语句生成实体模型。
442钢筋与混凝土的连接如果采用线单元初应力法模拟预应力有限元模型中钢筋和混凝土的连接主要分为三种即分离式整体式和组合式4252分离式模型把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理即混凝土和钢筋各自被划分为足够小的单元两者的刚度矩阵是分开来求解的考虑到钢筋是一种细长的材料通常可以忽略其横向抗剪强度因此可以将钢筋作为线单元处理
3.对于每一根预应力束，定义张拉端为局部坐标原点，通过指定导线点局部坐标，和局部坐标在整体坐标中的位置进行定位。对于双向张拉的预应力束将其分为两根来建模，分割点位于0.5L处（L预应力束总长）。这样做看上去繁琐，但却解决了所有预应力束都可以通过一个宏命令完成预应力束损失的计算，单元的生成，初应变的赋值功能，没有任何局限性，为参数化建模提供了保证。参数的输入只有各导线点局部坐标，局部坐标在整体坐标中坐标，张拉控制力，波纹管类型等计算损失的参数。
1）输入参量： ； ； ； ；
2）计算建模控制点参量 ： ；
3）计算上层配筋层纵向配筋率 ：
4）返回计算数值 和 进行建模和单元属性赋值。
图4-1配筋率计算示意图
Fig.4-1Schematic plan of ratio of reinforcement calculation
ansys桥梁受力分析命令流
ANSYS桥梁受力分析命令流ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它可以帮助工程师、设计师、科学家等进行各种力学或结构分析。
在工程领域中，桥梁是一种比较常见的结构，因此本文将介绍在ANSYS中进行桥梁受力分析的命令流。
1. 建立桥梁模型首先，我们需要建立桥梁模型。
在ANSYS中，可以使用多种模型建立工具，例如现在比较流行的三维CAD软件，如SolidWorks、CATIA等，均可以建立出桥梁模型。
建立好桥梁模型后，需要导入到ANSYS中进行后续分析。
2. 分配材料属性桥梁模型建立完后，需要根据实际情况为它分配材料属性。
以混凝土桥梁为例，我们可以使用“MP（材料属性）”命令为桥梁定义混凝土的相应属性。
比如，定义混凝土的弹性模量、泊松比等。
3. 设定支座约束桥梁的受力分析需要考虑桥梁的支座约束情况。
在ANSYS中，我们可以通过使用“SUPPORT”命令设定不同类型的支座约束。
4. 设定荷载桥梁承受的荷载对于力学分析至关重要，因此在进行桥梁受力分析时，必须设定荷载的种类和大小。
ANSYS提供了多种荷载设定方式，如集中荷载、分布荷载、自重荷载等。
5. 载荷应用载荷应用是桥梁受力分析中的一个关键步骤，它能够准确模拟桥梁所受荷载。
在ANSYS中，可以使用“D”命令定义荷载的应用方式，如定义一个位移荷载、力荷载等。
6. 求解过程ANSYS中提供了多种求解器，可以快速准确地解析桥梁模型受力情况。
在进行桥梁受力分析时，需要选择合适的求解器并进行计算。
ANSYS中提供了两种类型求解器，一种是基于传统矩阵进行计算的Direct Solver求解器，另一种是基于有限元模型优化的Iterative Solver求解器。
7. 结果分析在桥梁受力分析计算完成后，需要对应力和位移等结果进行分析并产生可视化的输出。
在ANSYS中，可以使用“POST1”命令来输出结果，并对结果进行后处理。
8.经过以上步骤进行受力分析后，可以得到桥梁受力的详细情况，也可以对桥梁的结构进行合理的优化。
ansys结构仿真案例
ansys结构仿真案例ANSYS是一款常用的结构仿真软件，可以对各种结构进行静力学、动力学、热力学等仿真分析。
下面列举10个以ANSYS结构仿真为题的案例，以展示其在不同领域的应用。
1. 桥梁结构分析：使用ANSYS对桥梁结构进行有限元分析，评估其受力性能和安全性，为工程设计提供依据。
可以对桥梁主要构件进行应力、变形、疲劳寿命等分析。
2. 建筑结构分析：通过ANSYS对建筑结构进行静力学分析，确定结构的承载能力和稳定性。
例如，可以分析高层建筑的抗震性能，优化结构设计，提高抗震安全性。
3. 飞机机翼结构分析：使用ANSYS对飞机机翼进行有限元分析，评估其受力性能和结构强度。
可以分析机翼的振动模态、应力分布等，优化结构设计，提高飞行安全性。
4. 汽车车身结构分析：通过ANSYS对汽车车身进行有限元分析，评估其受力性能和刚度。
可以分析车身的应力分布、变形情况，优化结构设计，提高车辆性能和安全性。
5. 器械设备结构分析：使用ANSYS对器械设备进行有限元分析，评估其受力性能和可靠性。
可以分析设备的应力分布、振动模态等，优化结构设计，提高设备性能和使用寿命。
6. 钢结构建筑分析：通过ANSYS对钢结构建筑进行有限元分析，评估其受力性能和稳定性。
可以分析结构的应力、变形、破坏模式等，优化结构设计，提高建筑的安全性和经济性。
7. 水力发电机组分析：使用ANSYS对水力发电机组进行有限元分析，评估其受力性能和效率。
可以分析机组的应力、变形、振动等，优化结构设计，提高发电机组的性能和可靠性。
8. 船舶结构分析：通过ANSYS对船舶结构进行有限元分析，评估其受力性能和强度。
可以分析船体的应力分布、变形情况，优化结构设计，提高船舶的航行性能和安全性。
9. 油井套管结构分析：使用ANSYS对油井套管进行有限元分析，评估其受力性能和耐久性。
可以分析套管的应力、变形、破坏模式等，优化结构设计，提高油井的开采效率和安全性。
10. 桩基础结构分析：通过ANSYS对桩基础结构进行有限元分析，评估其受力性能和稳定性。
ANSYS桥梁工程应用实例分析(详细)(图文)
本章介绍桥梁结构的模拟分析。
桥梁是一种重要的工程结构，精确分析桥梁结构在各种受力方式下的响应有较大的工程价值。
模拟不同类型的桥梁需要不同的建模方法，分析内容包括静力分析、动荷载响应分析、施工过程分析等等。
在本章中着重介绍桁架桥、刚架桥和斜拉桥三种类型桥梁。
内容 提要 第6章 ANSYS 桥梁工程应用实例分析本章重点结构分析具体步骤结构静力分析 桁架结构建模方法 结构模态分析本章典型效果图6.1 引言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。
我们用它来分析桥梁工程结构,可以很好的模拟各种类型桥梁的受力、施工工况、动荷载的耦合等。
ANSYS程序有丰富的单元库和材料库,几乎可以仿真模拟出任何形式的桥梁。
静力分析中,可以较精确的反应出结构的变形、应力分布、内力情况等；动力分析中,也可精确的表达结构的自振频率、振型、荷载耦合、时程响应等特性。
利用有限元软件对桥梁结构进行全桥模拟分析,可以得出较准确的分析结果。
本章介绍桥梁结构的模拟分析。
作为一种重要的工程结构,桥梁的精确分析具有较大的工程价值。
桥梁的种类繁多,如梁桥、拱桥、钢构桥、悬索桥、斜拉桥等等,不同类型的桥梁可以采用不同的建模方法。
桥梁的分析内容又包括静力分析、施工过程模拟、动荷载响应分析等。
可以看出桥梁的整体分析过程比较复杂。
总体上来说,主要的模拟分析过程如下:(1) 根据计算数据,选择合适的单元和材料,建立准确的桥梁有限元模型。
(2) 施加静力或者动力荷载,选择适当的边界条件。
(3) 根据分析问题的不同,选择合适的求解器进行求解。
(4) 在后处理器中观察计算结果。
(5) 如有需要,调整模型或者荷载条件,重新分析计算。
桥梁的种类和分析内容众多,不同类型桥梁的的分析过程有所不同,分析侧重点也不一样。
在这里仅仅给出大致的分析过程,具体内容还要看具体实例的情况。
6.2 典型桥梁分析模拟过程6.2.1 创建物理环境建立桥梁模型之前必须对工作环境进行一系列的设置。
曲线斜拉桥的ansys有限元模型
曲线斜拉桥的ansys有限元模型1. 概述现代桥梁工程中，曲线斜拉桥因其独特的造型和结构形式，成为了桥梁设计领域中备受关注的新兴技术。
曲线斜拉桥的结构复杂，传统的工程设计方法往往难以满足其复杂的受力和挠度要求。
采用有限元方法进行曲线斜拉桥的结构分析和设计已成为了一种必然趋势。
ansys 作为当今最为流行的有限元分析软件之一，其能够提供全面的结构分析和设计功能，因此在曲线斜拉桥的有限元模型研究中具有重要的应用价值。
2. 曲线斜拉桥的结构特点曲线斜拉桥是一种将钢桁架结构和钢索结构相结合的新型桥梁形式。
其结构特点主要体现在以下几个方面：2.1 结构复杂：曲线斜拉桥以其独特的曲线造型而著称，桥面通常采用曲线设计，横向曲线和纵向曲线交错缠绕，使得桥梁结构变得复杂多样。
2.2 受力复杂：由于曲线斜拉桥的特殊结构形式，各种受力的分布和作用方式也相应变得更加复杂。
受力分析需要兼顾桥面荷载、风荷载、温度荷载等多种因素。
2.3 挠度控制难度大：曲线斜拉桥在设计和施工过程中，对桥梁的挠度要求非常严格，因此需要进行精确的挠度分析和控制。
3. ansys有限元模型的建立3.1 结构建模：在ansys中，可以采用多种方法对曲线斜拉桥进行建模，例如采用实体单元、壳单元等不同类型的有限元单元，根据桥梁的几何形状和受力情况进行合理的模型划分和网格划分。
3.2 材料定义：ansys提供了丰富的材料库，用户可以根据实际情况选择合适的结构材料，并进行相应的材料参数设定。
3.3 负荷施加：在ansys中，可以根据实际情况对曲线斜拉桥施加荷载，包括静荷载、动荷载和温度荷载等多种不同类型的荷载，进行全面的受力分析。
3.4 约束设定：通过在ansys中设定边界条件和约束条件，可以对曲线斜拉桥进行全面的受力分析，获取桥梁的位移、应力和挠度等关键参数。
4. 结果分析和验证4.1 结构静力分析：通过ansys的有限元模拟，可以得到曲线斜拉桥在静态荷载下的受力情况和结构响应，包括桥梁的位移、受力分布、应力大小等相关信息。
ansys对斜拉桥的分析实例
用Ansys分析斜拉桥的变形、应力分布与优化问题背景: 第三届结构设计大赛, 题目为: 承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型设计。
参赛作品为一个斜拉桥比赛所用材料: 桐木若干, 白乳胶一瓶。
比赛要求：保证小车通过的同时, 桥应力求重量轻, 轻者可进入决赛。
参赛实验台示意图比赛计算参数:木杆的抗拉强度表设计方案数据: 根据所给材料, 经过计算我们预计需要使用: 主梁: 4根6*6.4*6, 55*1截取18mm宽, 55*2截取15mm宽；拉塔: 2根6*6, 3*4作桁架；梁的固定用1根3*4；桥墩: 2根3*4, 55*1的木片作桁架结构。
下脚料把主梁两端各加长20mm, 并把端面做成梯形以使桥梁稳定。
桥梁简支模型:其中(5)、(7)、(8)为拉索, (6)为拉塔, (1)、(2)、(3)、(4)为主梁, 1.2.5为三个支座, 塔高为330mm, 2.3的距离为250mm, 3.4的距离为200mm。
当小车经过2.5之间时, 梁最容易发生破坏。
加载条件：预赛——空车(重9.88kg)行驶, 桥面板由长度为30mm的若干铝板, 用柔绳串接而成, 重量为2.8kg。
Ansys分析目的：使用ansys分析软件对桥的应力分布进行分析, 对结构进行改进与优化。
Ansys建模数据:步骤：定义单元类型: 桐木材料选取单元类型: Beam 188 拉索材料选取单元类型为Link 10。
定义单元实常数: Link 10单元的实常数AREA定义为3.14*2.25/4。
其中Beam 188不需要定义实常数。
定义材料属性: 材料属性如图。
定义梁截面类型: 主梁: 8*8, 侧梁:5*5, 桁架: 3*3（全部为矩形）, 拉索: R=1.5（圆形）。
建模: 建立节点模型, 利用建模工具建立节点, 再用lines—straight lines连接节点形成线模型。
划分网格：利用Meshing—Mesh attributes—picked lines, 根据不同单元属性, 不同材料属性, 不同截面属性选择线, 划分网格。
ANSYS实例分析75道(含结果)
【ANSYS 算例】3.4.2(1) 基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step)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"Old North Park Bridge" (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P 1 ，P 2和P 3 ，其中P 1= P 3=5000 N, P 2=10000N ，见图3-23。
图3-22位于密执安的"Old North Park Bridge" (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m 4 横截面积m 2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(Graphic User Interface , 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 → ANSYS Interactive → Working directory （设置工作目录）→ Initial jobname （设置工作文件名）:TrussBridge → Run → OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu ：Preferences… → Structural → OK(3) 定义单元类型ANSYS Main Menu：Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... →Add…→Beam: 2d elastic 3 →OK（返回到Element Types窗口）→Close(4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add…→select Type 1 Beam 3 →OK →input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK (back to Real Constants window) →Close (the Real Constants window)(5) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) →OK →Density(定义材料密度) →input DENS: 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ANSYS Main Menu：Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：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 →Straight Line →依次分别连接特征点→OK网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked Lines →选择桥顶梁及侧梁→OK →select REAL: 1, TYPE: 1 →Apply →选择桥体弦杆→OK →select REAL: 2, TYPE: 1 →Apply →选择桥底梁→OK →select REAL: 3, TYPE:1 →OK →ANSYS Main Menu：Preprocessor →Meshing →MeshTool →位于Size Controls下的Lines：Set →Element Size on Picked →Pick all →Apply →NDIV：1 →OK →Mesh →Lines →Pick all →OK (划分网格)(7) 模型加约束ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural→Displacement →On Nodes →选取桥身左端节点→OK →select Lab2: All DOF(施加全部约束)→Apply →选取桥身右端节点→OK →select Lab2: UY(施加Y方向约束)→OK(8) 施加载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Keypoints →选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→OK →select Lab: FY，Value: -5000 →Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→OK →select Lab: FY，Value: -10000 →OK →ANSYS Utility Menu：→Select →Everything(9) 计算分析ANSYS Main Menu：Solution →Solve →Current LS →OK(10) 结果显示ANSYS Main Menu：General Postproc →Plot Results →Deformed shape →Def shape only →OK （返回到Plot Results）→Contour Plot →Nodal Solu →DOF Solution, Y-Component of Displacement →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ANSYS Main Menu →General Postproc →Element Table →Define Table →Add →Lab: [bar_I], By sequence num: [SMISC,1] →OK →Close定义线性单元J节点的轴力ANSYS Main Menu →General Postproc →Element Table →Define Table →Add →Lab: [bar_J], By sequence num: [SMISC,1] →OK →Close画出线性单元的受力图(见图3-24(b))ANSYS Main Menu →General Postproc →Plot Results →Contour Plot →Line Elem Res →LabI: [ bar_I], LabJ: [ bar_J], Fact: [1] →OK(11) 退出系统ANSYS Utility Menu：File →Exit →Save Everything →OK(a)桥梁中部最大挠度值为0.003 374m (b)桥梁中部轴力最大值为25 380N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,DA TE,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,LA TT,1,1,1,,,,!-----选择桥身弦杆指定单元属性LSEL,S,,,17,29,1,LA TT,1,2,1,,,,!-----选择桥底梁指定单元属性LSEL,S,,,1,8,1,LA TT,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/replot !重画图形Allsel,all !选择所有信息(包括所有节点、单元和载荷等)solve !求解!=====进入一般的后处理模块/post1 !后处理PLNSOL, U,Y , 0,1.0 !显示Y 方向位移PLNSOL, U,X, 0,1.0 !显示X 方向位移!------显示线单元轴力------ETABLE,bar_I,SMISC, 1ETABLE,bar_J,SMISC, 1PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1 !画出轴力图finish !结束!%%%%% [ANSYS 算例]3.4.2(2) %%%%% end %%%%%%四杆桁架结构的有限元分析下面针对【典型例题】3.2.5(1)的问题，在ANSYS 平台上，完成相应的力学分析。
基于ANSYS的桥梁结构的疲劳寿命分析研究
基于ANSYS的桥梁结构的疲劳寿命分析研究摘要：桥梁结构是公路、铁路运输中不可或缺的重要组成部分，主要承担大量车流的重载、震荡等力的作用。
由于长期的使用和自然环境的影响，桥梁结构的疲劳损伤逐渐累积，严重威胁桥梁结构的安全性。
因此，在桥梁结构的设计阶段就需要对其疲劳寿命进行分析。
本文以ANSYS为分析工具，对一座公铁两用桥梁进行了疲劳寿命分析。
通过建立有限元模型和进行荷载谱分析，得出了桥梁的疲劳寿命，为桥梁结构的安全运行提供了理论参考。
关键词：桥梁结构；疲劳寿命；ANSYS；有限元模型；荷载谱分析Abstract:Bridge structure is an indispensable and important part of highway and railway transportation, mainly bearing the effects of heavy traffic, shaking and other forces. Due to long-term use and the influence of natural environment, fatigue damage of bridge structure gradually accumulates, which seriously threatens the safety of bridge structure. Therefore, it is necessary to analyze the fatigue life of bridge structure in the design stage. In this paper, ANSYS is used as the analysis tool to analyze the fatigue life of a dual-use bridge for public and railway. By establishingfinite element models and conducting load spectrums analysis, the fatigue life of the bridge is obtained, providing theoretical reference for the safe operation of bridge structure.Keywords: bridge structure; fatigue life; ANSYS; finite element model; load spectrum analysis一、引言桥梁结构是重要的交通工程结构，其安全运行对保障人民群众的安全和经济发展至关重要。
桥梁结构ANSYS建模原则及常见问题
桥梁结构 ANSYS 建模原则及常见问题
王东绪，周昱，王士刚，李永乐
西南交通大学桥梁工程系李永乐研学团队 二 O 一SYS 模拟方法及原则 ................................. 1
1.1 模拟方法.......................................................... 1 1.1.1 梁格法 ...................................................... 1 1.1.2 实体元法和板壳元法 ......................................... 1 1.1.3 空间梁单元 ................................................. 1 1.2 各种构件模拟...................................................... 2 1.2.1 主梁模拟原则 ............................................... 2 1.2.2 刚臂问题. ................................................... 3 1.2.3 质量及质量惯性矩 ............................................ 3 1.2.4 索结构模拟 ................................................. 4 1.2.5 常用单元特性 ............................................... 4 1.3 命令流编写注意事项................................................ 5
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3、信息是通过单元之间的公共节点传递的。
4、节点自由度是随连接该节点单元类型变化的。
单元形函数
1、FEA仅仅求解节点处的DOF值。
2、单元形函数是一种数学函数，规定了从节点DOF值到单元内所有点处DOF值的计算方法。
3、因此，单元形函数提供出一种描述单元内部结果的“形状”。
一、基本概念
有限元分析(FEA)是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。
真实系统
有限元模型
自由度(DOFs)用于描述一个物理场的响应特性。
节点和单元
1、每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。
一个典型的ANSYS分析过程可分为以下三个步骤：
1、创建有限元模型(Preprocessor)
-创建或读入几何模型.
-定义材料属性.
-划分单元(节点及单元).
从最低阶到最高阶，模型图元的层次关系为：
关键点(Keypoints)→线(Lines)→面(Areas)→体(Volumes)，如果低阶的图元连在高阶图元上，则低阶图元不能删除。创建顺序为关键点→
线→面→体，删除顺序为体→面→线→点。
2、加荷载进行求解(Solution)
-施加荷载及荷载选项(有DOF约束、力、面荷载、体荷载、惯性荷载和耦合场荷载六类)
-求解.
3、看分析结果(General Postproc)
-查看分析结果.
-检验结果.(分析是否正确)
ANSYS的模块化结构如下：
PREP7
前处理器
粘弹性
VISCO88(8节点)
3D实体
块
SOLID45(8节点)
三维固体
四面体
SOLID92(10节点)
三维固体
超弹性
HYPER86(8节点)
粘弹性
VISCO89(20节点)
混凝土
SOLID65(8节点)
三维固体
管
直管
PIPE16
管
弯管
PIPE18
管
专用单元
单组弹簧
COMBIN14
弹簧
组合弹簧
COMBIN40
用ANSYS进行桥梁结构分析
谢宝来华龙海
引言：我院现在进行桥梁结构分析主要用桥梁博士和BSACS，这两种软件均以平面杆系为计算内核，多用来解决平面问题。近来偶然接触到ANSYS，发现其结构分析功能强大，现将一些研究心得写出来，并用一个很好的学习例子（空间钢管拱斜拉桥）作为引玉之砖，和同事们共同研究讨论，共同提高我院的桥梁结构分析水平而努力。
应用限制：阻尼材料特性不能使用；流体荷载不能使用；只允许适用的特征为应力刚度和大应变分析。
2、LINK8 3-D Spar单元
应用范围：LINK8单元用在工程结构中模拟三维空间桁架、绳索、铰链以及弹簧单元，此单元可以承受单向的拉伸或者压缩，每个节点上具有三个自由度。
一般假设和应用限制同LINK1。
3、LINK10 Tension-only or Compression-only Spar单元
9、当选择了某种单元类型时，也就十分确定地选择并接受该种单元类型所假定的单元形函数。
10、在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下，必须确保分析时有足够数量的单元和节点来精确描述所要求解的问题。
二、选择ANSYS进行结构的有限元分析
ANSYS是惟一能实现多场及多场耦合分析，惟一实现前处理、求解及多场分析统一数据库和具有多物理场优化功能的一体化大型FEA分析软件。同时，ANSYS软件拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，保证了它能高效地求解各类结构的静力、动力、振动、线性和非线性问题，稳态和瞬间热分析及热-结构耦合问题，压缩和不可压缩的流体问题。
杆
普通
LINK1(2-D)
LINK8(3-D)
构架，铰链，弹簧
双线性
LINK10
电缆，铰链，钢索
梁
普通
BEAM3(2-D)
BEAM4(3-D)
螺栓，带槽的柱
2D实体
三角形
PLANE2(6节点)
二维固体
四边形
PLANE42(4节点)
PLANE82Hale Waihona Puke 8节点)二维固体超弹性
HYPER84(8节点)
HYPER56(4节点)
SOLUTION
求解器
POST1
通用后处理器
POST26
时间历程后处理
OPT
优化设计模块
RUNSTAT
估计分析模块
OTHER
其他功能
三、桥梁工程常用单元
有限单元法解题的一般步骤为：结构的离散化，选择位移模式，建立平衡方程，求解节点位移，计算单元中的应变和应力。
结构分析常用单元类型表
类别
特性
单元名称
适用范围
弹簧
铰
COMBIN7
铰
质量
MASS21
质量
1、LINK1 2-D Spar单元
应用范围：LINK1单元可以模拟二维构架、铰链、弹簧等结构。此单元为二位单元，只可以承受单向的拉伸或者压缩，每个节点上具有两个自由度。
一般假设：在杆单元中，假设材料为均质等直杆，且在轴向上施加荷载。杆的长度不能为零，所分析的杆件必须处于X-Y平面内，且面积不能为零。温度被假设为沿着杆的长度方向线性变化。
4、单元形函数描述的是给定单元的一种假定的特性。
5、单元形函数与真实工作特性吻合好坏程度直接影响求解精度。
6、DOF值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解，但单元内的平均值与实际情况吻合得很好。
7、这些平均意义上的典型解是从单元DOFs推导出来的（如，结构应力，热梯度）。
8、
如果单元形函数不能精确描述单元内部的DOFs，就不能很好地得到导出数据，因为这些导出数据是通过单元形函数推导出来的。
【摘 要】本文从有限元的一些基本概念出发，重点介绍了有限元软件ANSYS平台的特点、使用方法和利用APDL语言快速进行桥梁的结构分析，最后通过工程实例来更近一步的介绍ANSYS进行结构分析的一般方法，同时进行归纳总结了各种单元类型的适用范围和桥梁结构分析最合适的单元类型。
【关键词】ANSYS有限元APDL结构桥梁工程单元类型
其特有的双线性刚度矩阵导致单元只能承受单向的拉伸或单向压缩。可以模拟一个松弛的电缆或者松弛的铰链模型，这个特征在模拟静态的钢索问题是非常有用的，特别是在整个钢索使用一个单元来分析时。
4、BEAM3 2-D Elastic Beam单元
BEAM3单元只能承受单向的拉伸、压缩和弯曲。此单元在每一个节点上有三个自由度，即沿着坐标X轴和Y轴方向的自由度和绕着Z轴的旋转自由度。可以模拟螺钉、带槽的圆筒等。