利用ANSYS有限元分析软件对三杆组成的桁架结构进行数值模拟.

合集下载

【ANSYS算例】3.2.5(4)-四杆桁架结构的有限元分析(GUI)及命令流

四杆桁架结构的有限元分析

下面针对【典型例题】(1)的问题，在ANSYS 平台上，完成相应的力学分析。即如图3-8所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为4229.510N/mm E

E=29.5X10 2100mm A ，基于ANSYS 平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。

图3-8 四杆桁架结构

解答对该问题进行有限元分析的过程如下。

以下为基于ANSYS 图形界面( graphic user interface ，GUI)的菜单操作流程；注意：符号“→”表示针对菜单中选项的鼠标点击操作。关于ANSYS 的操作方式见附录B 。

1．基于图形界面的交互式操作(step by step)

(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): planetruss →Run → OK

(2) 设置计算类型

ANSYS Main Menu : Preferences… → Structural → OK

(3) 选择单元类型

ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →Link ：2D spar 1 →OK (返回到Element Types 窗口) →Close

(4) 定义材料参数

ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic → Isotropic: EX:2.95e11 (弹性模量)，PRXY: 0 (泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口

基于Solidworks和Ansys桁架结构建模的研究

文章首先对Solidworks软件及Ansys软件的基本功能和模块进行了相应的介绍。文章通过具体的实例，说明把Ansys有限元分析和Solidworks三维建模结结合运用能有效提高工作效率，操作更加简单、方便。

标签：三维建模；Solidworks；Ansys

引言

随着科学技术的发展，对计算机软件的要求越来越高，一种能直接绘制三维模型的软件取代传统的二维AutoCAD也显得越发迫切。目前市场上应用广泛的三维CAD主要包括：Solidworks（下文简称SW），Pro/Engineer，Catia等等。其中Solidworks[1]主要包括零件、装配体、工程图三部分，还具备运动、仿真、渲染、动画等功能。Ansys[2]软件是集结构、流体、电场、磁场、声场于一体的大型通用的有限元分析软件，主要包括三部分：前处理模块、分析计算模块、后处理模块。并且利用Workbench平台与CAD、Solidoworks、Pro/E、UG等实现数据共享和交换以及无缝连接。

本文主要解决的问题：利用SW实体建模，经模型导入后，直接添加材料属性、映射网格、添加约束载荷、求解。

1 桁架类结构设计

结构特点：两端面尺寸为2m方形，中间面为1m方形，两方形底边相距2.5m，整体外形符合默许条件下Solidworks三面放样后的曲面上，杆长平均1m，如图2所示。

此桁架相对比较复杂，每个节点在曲面上的位置无法直接通过坐标的方法直接输入，且节点数量较多，很难直接在Ansys中建立有限元模型。如果通过三维建模的方法进行建模，再进行导入，将会大大的节省时间，具体方法如下：

iSIGHT集成ANSYS在桁架优化设计中的应用

作者：白星,冀维金

来源：《中国机械》2013年第06期

摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS对三维桁架进行参数化建模，采用iSIGHT优化设计平台构建了三维桁架优化设计系统，对该结构进行了优化分析，得到了最合理的结构形式和尺寸，在满足工程要求的情况下进行重量最轻优化设计，节省了大量的工程材料。优化结果表明该方法应用于结构优化设计是有效可行的。

关键词： ANSYS；三杆桁架；iSIGHT；优化设计

1.引言

在工程实践中经常会遇到桁架问题，三杆桁架结构式一种较为常见的结构，而桁架优化问题常是关注的焦点。优化设计是一种寻找确定最优化设计方案的技术。所谓最优设计，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，并且所需的支出（如重量、体积、面积、应力、费用等）最小[1]。最优化设计方案是一个最有效的方案。设计方案的任何方面都可以优化，即所有可以参数化的选项都可以做优化设计。工程上优化问题一般是采用数学规划并借助计算机编程来实现，但随着工程化优化设计的应用越来越广，计算机不能解决所有的问题。本文采用大型有限元分析软件ANSYS对三杆桁架实现参数化建模，并采用iSIGHT软件对其集成优化，使其得到最优的设计尺寸，节省了大量的工程材料，并缩短了计算时间。

2.基本思路

优化设计就是根据具体的实际问题建立其优化设计的数学模型[2]，然后根据数学模型的特性，并采用一定的最优化方法，寻找既能满足约束条件又能使目标函数最优的设计方案。文中通过选用ANSYS作为主流分析软件对其进行分析，并在iSIGHT软件平台上将ANSYS集成起来的方法进行优化分析。

ansys建模桁架结构

实验类别：土木工程结构创新实验专业：土木工程

班级： 11070542

组号：第六组

姓名：印前名

小组成员：张旭岗陈焕学王朝

史国兴赵敏张丽青

一、实验名称：桁架桥模型

二、实验材料：竹子、铁钉、胶水

实验仪器：64件材料加工器具

实验手段：有限元软件分析、缩尺模型实验

三、实验目的

熟悉各种结构模型受力原理、提高动手能力、有限元软件操作能力

三、实验建模的基本过程及主要步骤

1、实验构思及选型（附思考过程、草图或照片、结构尺寸等）

思考过程：首先,我们小组进行了方案选型,大家都提出了自己的方案,并在老师指导下,进行了分析对比,考虑到材料的尺寸,建模的可行性,小组最终确定了下面的模型,模型及尺寸如下(单位mm)。

2、结构整体（或局部）优化过程（附调整草图或照片）

考虑到初次建的模型变形过大，我们在中间跨加了两个小三角形，模型及尺寸如下（mm）

3、最终设计的结构模型（附ＡＮＳＹＳ及缩尺模型照片）

四、缩尺模型加载及有限元数据对比分析：

１、荷载施加位置示意图（ＡＮＳＹＳ）（加载5kg,加载点（100,500,0））

弯矩图

轴力图

整体变形图

2、荷载施加位测点布设及测量结果

表1 ANSYS软件计算结果

加载次数荷载数值

(100,500,0)

__1_测点位

移

(100,500,0)

_2__测点位

移

(100,200,0)

__3_测点位

移

(100,600,0)

第一次 0.957kg 0.577 0.061 0.013 第二次 1.594kg 0.961 0.102 0.022 第三次 2.231kg 1.344 0.143 0.031

基于ANSYS?WORKBENCH的桁架结构的分析

基于ANSYS WORKBENCH的桁架结构的分析

有不少朋友经常问到在WB中的桁架分析问题。例如下面的桁架，有两个端点被固定，而在C处施加一个向下的集中力，如何计算该问题？

在ANSYS APDL中，计算该问题非常简单。但是在WB中，则比较麻烦。对于线体模型，WB中默认的单元类型是BEAM188，如果直接使用默认单元会带来一些出乎意料的结果。本文使用LINK180建模，这样就需要插入命令流。下面说明使用LINK180的建模方法。

1. 创建静力学结构分析系统。

2. 创建几何模型

（1）创建草图

（2）根据草图生成线体模型

创建圆形截面，其半径为10mm（该尺寸随便设置，后面会被覆盖）

将截面属性赋予给线体模型

3. 设置杆的单元类型

在线体模型下添加命令

在命令文件编辑窗口输入下列命令

、

上述命令的含义是：

第1行，设置单元类型是LINK180

第2-3行，设置截面类型是实心圆，且其横截面积是10mm2

4. 划分网格

在MESH下添加一个单元尺寸控制，设置给所有边划分1等份。

网格划分结果如下图

5. 施加边界条件

该下面两个关键点施加固定支撑，给上面点施加数值向下的力100N,结果如下图

6. 求解并进行后处理

进行求解。

然后进行后处理。可以发现应力，应变，能量等按钮均不可使用。

使用BEAM TOOL。

但是ANSYS表明，该梁工具不能使用。

添加BEAM RESULTS

但是ANSYS表明，该梁工具也不能使用。

使用WORKSHEET所提供的自定义数据类型，选择其中的总位移结果

、

得到位移如下图

读者可尝试使用WORKSHEET中的其它用户自定义结果，

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。

ansys有限元受力分析

起重机桁架结构的受力分析

摘要：本文利用ansys14.5平台研究货物起重机的受力情况，通过对起重机架的建模和求解，进一步熟悉了ansys的分析过程，并求出了起重机架的变形，位移和应力等方面的力学量，为起重机架结构和材料的改进提供了依据。

1 引言

如下图所示的货物起重机，由两个桁架结构组成，它们通过交叉支撑结合在一起。每个桁架结构的两个主要构件是箱型钢架。每个桁架结构通过内部支撑来加固，内部支承焊接在方框钢架上。连接两个桁架的交叉支承销接在桁架结构上。所有构件材料都是中强度钢，EX=200E9Pa，EY=300E9Pa，μ=0.25，G=80E9。它在端部承受10KN沿Y轴负方向的载荷时，用有限元软件求出最大受力点及应力和位移情况。

内部支承及交叉支承梁截面桁架结构主要构件梁截面

2 计算模型

2.1 设置工作环境

启动Mechanical APDL Product Launcher 14.5，弹出Mechanical APDL Pr oduct Launcher 14.5窗口。设置参数、工作目录、工作名称，单击Run进入AN SYS 14.5 GUI界面。在主菜单元中选择Preferences命令，选择分析类型为Stru ctural，单击OK按钮，完成分析环境设置，如图2.1所示。

图2.1

2.2 定义单元与材料属性

在GUI界面中选择Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/ Delete命令，弹出图2.2所示的Element Type对话框，选择单元类型为LINK1 80，单击OK按钮。

利用有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模

利用有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模发表时间：2009-08-28T15:41:45.107Z 来源：《企业技术开发(下半月)》2009年第2期供稿作者：李奇霏，徐梁晋（中南大学土木建筑学院，湖南长沙410083 [导读] 文章对有限元分析软件ANSYS，以及钢桁梁桥进行了简单的介绍，并利用大型有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模作者简介：李奇霏，中南大学土木建筑学院。摘要：文章对有限元分析软件ANSYS，以及钢桁梁桥进行了简单的介绍，并利用大型有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模，为实际工程中的研究和计算提供了方便。关键词：ANSYS；钢桁梁桥；建模结构建模分析是建筑设计的一个基本要求,随着科技的进步,大型有限元软件ANSYS已成为结构建模分析的有力工具，能更好地对模型进行准确快速的模拟，在工程计算领域的应用越来越广阔。 1有限元分析软件——ANSYS ANSYS*软件是美国ANSYS公司研制的一个功能强大的大型有限元分析软件,具有强大的前处理、求解和后处理功能,目前广泛应用于航空航天、核工业、铁道、石油化工、机械制造、水利水电、生物医学、土木工程、家用产品及科学研究等领域，它是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。建模所用版本为ANSYS10.0版。 2钢桁梁桥随着时代的发展，对桥梁跨度的要求也越来越高，钢板梁的梁高增加，用钢量也相应增加，很不经济，应采用桁梁。桁梁桥主要有以下六部分组成：主桁架、桥面、桥面系、联结系、制动撑架以及支座。

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。

ANSYS杆单元,梁单元简介

ANSYS中提供的杆单元简介

LINK1 二维杆单元，应用于平面桁架，杆件，弹簧等结构，承受轴向的拉力和压力，不考虑弯矩，每个节点具有X和Y位移方向的两个自由度，单元不能承受弯矩，只用于铰链结构应力沿单元均匀分布。

具体应用时存在如下假设和限制：

1．杆件假设为均质直杆，在其端点受轴向载荷。

2．杆长应大于0，即节点i,j不能重合

3．杆件必须位于x-y平面且横截面积要大于0

4．温度沿杆长方向线性变化

5．位移函数的设置使得杆件内部的应力为均匀分布

6．初始应变也参与应力刚度矩阵的计算

LINK8 三维杆单元，应用于空间桁架，是 LINK2的三维情况，用来模拟桁架，缆索，连杆，弹簧等，这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有三个自由度，即沿节

点坐标系x，y，z，方向的平动，就像在铰链结构中表现的一样，本单元不承受弯

矩。本单元具有塑性，蠕变，膨胀、应力刚化、大变形和大应变等功能。

具体应用时存在如下假设和限制：

1.杆单元假定为直杆，轴向载荷作用在末端，自杆的一端至另一端均为统一属性

2.杆长应大于0，即节点i,j不能重合

3.横截面积要大于0

4.温度沿杆长方向线性变化

5.位移函数暗含着在杆上有相同的应力

6.即便是对于第一次累计迭代，初始应变也被用来计算应力刚度矩阵

LINK10 三维仅受压或仅受拉杆单元，应用于悬索，它具有独一无二的双线性刚度矩阵特性，使用只受拉选项时，如果单元受压，刚度就消失，以此来模拟缆索的松弛或是链条

的松弛，这一特性对于整个钢缆用一个单元来模拟的钢缆静力问题非常有用，当需

要松弛单元的性能，而不关心松弛单元的运动时，他也可用于动力分析（带有惯性

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。

三杆桁架的优化设计

本文旨在介绍三杆桁架优化设计的背景和目的。

三杆桁架是一种常用的结构形式，具有高强度、轻量化和刚性

好的特点，广泛应用于建筑、航空航天等领域。然而，在实际应用中，三杆桁架结构的设计效果往往会受到诸多因素的制约，包括材

料选择、结构形式、荷载条件等。因此，对三杆桁架进行优化设计，不仅可以提高结构的性能和稳定性，还可以降低材料的使用量，减

少成本。

本文将分析三杆桁架优化设计的背景和目的，探讨优化设计的

方法和策略，以期为相关领域的研究者和设计师提供参考和指导。

三杆桁架的结构分析

三杆桁架是一种常见的结构形式，由三根杆件和若干个节点组成。它具有简单的结构和良好的稳定性，在工程领域得到广泛应用。

三杆桁架的基本结构是由三根杆件连接而成的三角形，每个顶

点都是一个节点，杆件在节点处连接。三杆桁架的性质取决于杆件

的材料特性和连接方式。

三杆桁架的优化设计

在设计三杆桁架时，可以采用优化设计的方法来提高其性能和效率。优化设计的目标是使得三杆桁架在给定约束条件下，达到最佳的结构性能。

优化设计中的关键是确定合适的优化目标和设计变量。优化目标可以包括最小化杆件的重量、最大化桁架的刚度或最小化应力集中等。而设计变量可以包括杆件的截面积、材料的选择等。

进行三杆桁架的优化设计时，可以采用数值计算方法，如有限元分析和遗传算法等。通过建立数学模型和进行参数优化，可以找到最优的设计方案。

总之，三杆桁架的优化设计是一项复杂而重要的工作。通过合理的优化设计，可以提升三杆桁架的性能，实现结构的优化和效率的提高。

本文将介绍三杆桁架的优化设计方法，包括有限元分析等相关内容。通过优化设计，我们可以改善三杆桁架的性能和结构强度，以满足特定的工程需求。

有限元分析(桁架结构)

有限元上机分析报告

学院：机械工程

专业及班级：机械设计及其自动化08级7班

姓名：***

学号：

题目编号： 2

》

1.题目概况

结构组成和基本数据

结构：该结构为一个六根杆组成的桁架结构，其中四根杆组成了直径为800cm的正方形，其他两根杆的两节点为四边形的四个角。

材料：该六根杆截面面积均为100cm2，材料均为Q235，弹性模量为200GPa，对于直径或厚度大于100mm的截面其强度设计值为190Mpa。

载荷：结构的左上和左下角被铰接固定，限制了其在平面内x和y方向的位移，右上角受到大小为2000KN的集中载荷。

结构的整体状况如下图所示：

分析任务

】

该分析的任务是对该结构的静强度进行校核分析以验算该结构否满足强度要求。

2.模型建立

物理模型简化及其分析

由于该结构为桁架结构，故认为每根杆件只会沿着轴线进行拉压，而不会发生弯曲和扭转等变形。结构中每根杆为铰接连接，有集中载荷作用于最上方的杆和最右方杆的铰接点。

单元选择及其分析

由于该结构的杆可以认为是只受拉压的杆件，故可以使用LINK180单元，该单元是有着广泛工程应用的杆单元，它可以用来模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等等。这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动。就像铰接结构一样，不承受弯矩。输入的数据有：两个节点、横截面面积（AREA）、单位长度的质量(ADDMAS)及材料属性。输出有：单元节点位移、节点的应力应变等等。由此可见，LINK180单元适用于该结构的分析。

模型建立及网格划分

(

（1）启动Ansys软件，选择Preferences→Structural，即将其他非结构菜单过滤掉。

ANSYS实例分析(三角桁架受力分析 )

三角桁架受力分析

1 问题描述

图1所示为一三角析架受力简图。图中各杆件通过铰链连接，杆件材料参数及几何参数见表1和表2，析架受集中力F1=5000N, F2=3000N 的作用，求析架各点位移及反作用力。

图1 三角桁架受力分析简图

表1 杆件材料参数

表2 杆件几何参数

2 问题分析

该问题属于析架结构分析问题。对于一般的析架结构，可通过选择杆单元，并将析架中各杆件的几何信息以杆单元实常数的形式体现出来，从而将分析模型简化为平面模型。在本例分析过程中选择LINK l 杆单元进行分析求解。

3 求解步骤

3.1 前处理（建立模型及网格划分） 1.定义单元类型及输入实常量

选择Structural Link 2D spar 1单元，步骤如下：

选择Main Menu|Preprocessor|Element Type|Add Edit/Delete 命令，出现Element Types 对话框，单击Add 按钮，出现Library of Element Types 对话框。在Library of Element Types 列表框中选择Structural Link 2D spar 1，在Element type reference number 文本框中输入1，单击OK 按钮关闭该对话框。如图2所示。

E 1/Pa E 2/Pa E 3/Pa ν1 ν2 ν3 2.2E11 6.8E10

2.0E11

0.3

0.26

1/m L 1/m L 1/m A 1/m 2 A 2/m 2 A 3/m 2 0.4 0.5

基于ANSYS软件的有限元分析

作者：朱旭，霍龙，景延会，张扬

来源：《科技创新与生产力》 2018年第7期

摘要：ANSYS软件是大型通用有限元分析程序，操作简单方便，功能强大。对ANSYS软件

的发展历程和功能进行了说明，对基于ANSYS软件的有限元分析流程进行了详细介绍，并通过

平面悬臂桁架结构实例详细介绍了ANSYS软件在有限元分析中的应用。结果表明，ANSYS软件

是有限元分析强有力的工具，能够完成各种工程问题的有限元数值模拟。

关键词：数值模拟方法；有限元分析；ANSYS软件

中图分类号：TP391.7 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.07.097

目前在工程领域中常用的数值模拟方法有有限单元法、边界元法、有限差分法等，其中以

有限单元法的应用和影响最广。有限单元法是一种连续结构离散化数值计算方法，通过对连续

体划分单元，用单元和节点组成有限未知量的近似离散系统去逼近无限未知量的真实连续系统[1]。有限单元法具有适应性强、计算精度高、计算格式规范统一等诸多优点，已经广泛应用到土木工程、机械工程、航空航天、核工程、海洋工程、生物医学等诸多领域中。早在18世纪末，欧拉就用与现代有限元相似的方法求解了轴力杆的平衡问题。随着计算机技术的快速发展，有

限元数值模拟技术日益成熟。ANSYS软件是美国ANSYS公司出品的集结构、流体、电场、磁场、声场等多领域分析于一体的大型通用有限元分析软件，能与多数计算机辅助设计软件（如

Pro/Engineer，CATIA，AutoCAD等）接口，实现数据的共享和交换[2]。基于ANSYS软件的有

用ANSYS对一桁架结构进行有限元计算

用ANSYS对一桁架结构进行有限元计算有限元分析是一种常用的结构力学计算方法，其可以有效地分析并预

测复杂结构的力学行为。ANSYS是一款广泛使用的有限元分析软件，其提

供了强大的功能和工具，可以对各种类型的结构进行有限元计算。

一桁架结构是一种常见的工程结构，其由一根主梁和多个次梁构成。

这种结构广泛应用于桥梁、建筑物和机械设备等领域。下面将介绍在ANSYS中对一桁架结构进行有限元计算的步骤和方法。

首先，在ANSYS中创建一个新的工程，并选择适当的工作空间和单位。然后，使用ANSYS的几何建模工具，如DesignModeler或SpaceClaim，

创建一桁架结构的三维模型。可以通过绘制线段、矩形和圆弧等基本几何

形状来构建结构。此外，还可以导入外部CAD文件或使用ANSYS提供的几

何建模功能创建结构。

创建完模型后，需要定义结构的材料属性。根据具体情况，在ANSYS

的材料库中选择适当的材料，并将其属性分配给结构中的各个部分。可以

指定材料的弹性模量、泊松比、密度和屈服强度等参数。

接下来，定义结构的约束条件和加载情况。可以在结构的关键节点上

固定约束或施加位移约束，以模拟实际工况中的支撑条件。此外，在适当

的位置上施加集中载荷、分布载荷或压力等加载，以模拟外部力的作用。

在定义好约束条件和加载情况后，需要进行网格划分。ANSYS提供了

多种网格划分算法和工具，如Tetrahedral、Hexahedral和Prism等。根

据模型的复杂程度和预期计算结果的准确性，可以选择适当的网格划分方法。

完成网格划分后，可以开始进行有限元计算。在ANSYS中，可以选择适当的有限元求解器，并设定求解器的参数。然后，进行计算并等待计算结果。