有限元原理在桥梁结构分析中的应用
结构静力有限元模型修正研究与应用
一、背景与意义结构静力有限元模型修正研究与应用是现代工程领域中的一个重要课题，其研究目的在于提高结构静力有限元模型的精度和可靠性，从而使得有限元分析在工程实践中具有更高的准确性和实用性。
传统的结构静力有限元模型在分析复杂结构时常常存在着精度不足的问题，尤其是在考虑非线性和非均匀性时更为突出。
进行结构静力有限元模型的修正研究与应用是非常必要的。
修正后的有限元模型不仅能够更准确地反映结构的受力行为，还能够提高模型的收敛性和计算效率。
二、关键技术与方法1. 结构静力有限元模型修正的基本原理结构静力有限元模型修正的基本原理是通过对原有的有限元模型进行修正和改进，以提高其精度和准确性。
修正的方法包括改进刚度矩阵、修正材料模型、考虑非线性和非均匀性效应等。
2. 结构静力有限元模型修正的关键技术和方法结构静力有限元模型修正涉及到多个关键技术和方法，包括但不限于参数修正法、模态超级位置法、附加刚度法、几何非线性效应考虑和材料非均匀性等。
这些方法通过对原有的有限元模型进行改进和修正，以提高其精度和可靠性。
三、研究现状与发展趋势目前，结构静力有限元模型修正的研究已经取得了一定的成果，但在应用中还存在一定的局限性。
目前结构静力有限元模型的修正方法大多是针对特定问题或特定结构的，通用性较差；另由于结构静力有限元模型修正涉及到多个方面，现有的研究还存在不足之处，有待进一步完善。
未来，结构静力有限元模型修正的研究将会朝着以下方向发展：一是针对不同结构和不同问题，提出更加通用和普适的修正方法；二是加强对结构非线性和非均匀性效应的研究，提高有限元模型的适用范围和精度；三是结合人工智能等新技术，加快有限元模型修正的速度和效率。
四、典型案例分析1. 桥梁结构的有限元模型修正以桥梁结构为研究对象，通过对桥梁结构的有限元模型进行改进和修正，提高了模型的精度和可靠性。
修正后的有限元模型能够更准确地反映桥梁结构的受力情况，为工程实践提供了可靠的分析依据。
桥梁结构体系转换有限元分析
Value Engineering 0引言上世纪90年代初期我国修建了大量的装配式简支T 梁桥。
随着运营年限的增加及交通发展，大量此类桥梁面临承载能力下降及设计荷载不足的窘境，为了提高此类桥梁的承载能力及安全性能，必须对该类旧桥进行合理的加固。
对旧桥主梁跨中截面承载能力不足进行加固采用的方法很多，一般有简支变连续梁法、增大截面法、梁底粘贴钢板法、梁底粘贴碳纤维片材法等。
[1][2]其中简支变连续梁法是多跨简支T 梁桥加固改造、提高承载能力的行之有效的方法。
该方法可结合桥面铺装整修，在两跨桥之间的T 梁上翼缘添加负弯矩钢筋，从而改变简支梁为连续梁的受力体系，降低了荷载产生的跨中弯矩，从而达到提高荷载等级的加固效果。
[3]此方法可结合梁底粘贴钢板或碳纤维片材的方法同时应用，将能达到更好的效果。
由于其方法简单、思路明确、效果明显、经济实惠而受到青睐，在多跨简支T 梁桥的加固中得到广泛应用。
[4]为了更为清楚的了解体系转换结构受力特性，需要桥梁进行结构分析，而桥梁结构的仿真计算近年来得到了快速的发展。
作为有限元分析的一种手段，仿真技术在桥梁结构的设计和计算中越来越体现出其快速精准的优势。
[5][6]对于荷载和桥梁体系均会在施工过程中发生转变的简支转连续桥梁，用仿真分析的方法进行计算，这种优势无疑就更为明显。
[7][8]本文结合某桥简支转连续加固的工程实例，利用有限元分析软件Ansys ，对简支转连续桥梁全桥进行三维仿真计算，并介绍了工程实例的关键部位的计算结果，得到一些有很好参考性的结论。
1桥梁简介本桥采用4片16米的跨径的简支T 梁，桥梁总长为84.04米、桥面净宽为7.5米、桥梁的总宽度为8.8米、设计荷载为汽—20，挂—100，由于桥梁服役时间长，现在不在满足逐渐增加的车辆荷载，需要通过把原来简支桥梁转化为连续桥梁。
即在两片主梁之间添加纵向约束来抵消增大的汽车荷载产生的弯矩，具体的加固方式是在在T 梁翼缘板下靠近梁肋在横隔板上面加纵向的预应力钢绞线，在梁肋下部加钢板来抵抗压力。
基于有限元模型的桥梁结构分析研究
基于有限元模型的桥梁结构分析研究桥梁作为城市重要的交通基础设施之一，承载着人们的出行需求。
为了确保桥梁的安全运行，工程师们利用有限元模型进行结构分析研究，以预测和评估其性能。
本文将探讨基于有限元模型的桥梁结构分析研究的方法与应用。
桥梁结构的有限元模型是基于一种将实际结构离散成小元素的数学模型。
每个小元素代表一个简化的结构单元，通过节点连接成整个结构。
由于桥梁结构的复杂性和非线性特征，建模过程需要根据实际情况进行适当的简化。
工程师们根据桥梁的几何形状、材料特性和荷载情况，采用合适的有限元类型和参数设置，构建精确、可靠的有限元模型。
在有限元模型构建完成后，需要施加各种工况载荷来模拟实际的桥梁使用情况。
这些工况载荷包括静载荷、动载荷、温度荷载等。
以静载荷为例，可以施加自重荷载、车辆荷载等来模拟桥梁在使用过程中所承受的荷载。
动载荷方面，可以考虑风荷载、地震荷载等，以分析桥梁在极端环境下的安全性。
当有限元模型构建和工况载荷确定完成后，接下来是进行结构分析。
分析可以从线性静态分析开始，通过计算节点位移、应力和应变等参数，预测桥梁在静载荷下的变形和承载能力。
此外，还可以利用有限元模型进行模态分析，得到桥梁的固有频率和振型，以评估其对动态载荷的响应。
有限元分析不仅可以预测桥梁结构的响应，还可以用于优化设计。
通过调整材料、几何形状、支座位置等参数，可以提高桥梁的强度、刚度和耐久性，降低材料消耗和工程成本。
此外，由于有限元分析基于数学模型，可以快速进行参数敏感性分析，为工程师提供设计方案选择的依据。
值得注意的是，有限元分析的结果需要与实际数据进行验证。
工程师们通常会在建造时对桥梁进行监测，获取桥梁的实际位移、应力和振动等数据。
通过将实际数据与有限元分析结果进行对比，可以评估模型的准确性和可靠性，为后续设计提供参考。
总之，基于有限元模型的桥梁结构分析研究在桥梁设计和评估中起着重要作用。
通过构建精确的有限元模型，施加适应实际工况的载荷，并进行各种分析，可以预测和优化桥梁的性能。
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。
应用有限元分析工程实例
结构稳定性分析
总结词
结构稳定性分析研究结构在各种载荷作用下的失稳临界状态，包括屈曲、后屈曲和流动 等。
详细描述
结构稳定性分析是评估结构在各种载荷作用下的稳定性的关键环节。通过结构稳定性分 析，可以确定结构的失稳临界点，预测结构的极限承载能力。在进行结构稳定性分析时， 需要考虑结构的形状、支撑条件、材料属性和外部载荷等因素，以准确评估结构的稳定
局限性
有限元分析需要耗费大量的计算资源 和时间，对于大规模系统可能存在计 算效率低下的问题，同时对于某些复 杂问题可能需要建立较为精细的模型， 导致计算成本增加。
有限元分析的应用领域
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工程结构分析
广泛应用于机械、航空、土木 、交通等领域，用于分析结构 的强度、刚度、稳定性等。
流体动力学分析
工程实例应具有实际应用价值，能够为相关领域提 供参考和借鉴。
难度适中
工程实例的难度应适中，既不过于复杂也不过于简 单，能够保证分析过程的完整性和可靠性。
工程实例背景介绍
工程实例名称：某桥梁工程
工程背景：该桥梁位于高速公路上，是连接两个城市的交通要道。桥梁全长1000 米，主跨为300米，设计载荷为公路一级。由于该桥跨越峡谷，主跨跨度较大， 因此需要进行详细的有限元分析来确保结构安全。
工程实例问题描述
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问题一
该桥梁在承受载荷时，各部分的应力分布情况如何？
问题二
该桥梁在不同载荷下的变形情况如何？
问题三
该桥梁的稳定性如何？
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有限元模型的建立
模型建立的原则与步骤
模型建立的原则
真实反映实际结构、合理划分网 格、选择合适的边界条件和载荷 。
数学技术在工程设计中的应用实例
数学技术在工程设计中的应用实例工程设计是一门复杂而精密的学科，它要求工程师们在设计过程中运用各种数学技术来解决问题。
数学技术在工程设计中的应用可以帮助工程师们更好地理解和分析问题，并提供有效的解决方案。
以下是一些数学技术在工程设计中的实际应用实例。
一、结构分析与优化在工程设计中，结构的分析和优化是非常重要的一环。
通过数学技术，工程师们可以对结构进行力学分析，以确定结构的强度和稳定性。
例如，在桥梁设计中，工程师们可以使用有限元分析方法，将桥梁结构划分为许多小的单元，然后通过求解线性方程组来计算每个单元的应力和位移。
这样的分析可以帮助工程师们确定桥梁的最佳结构参数，以确保其在使用过程中的安全性和稳定性。
此外，数学优化技术也广泛应用于工程设计中。
通过建立数学模型和运用优化算法，工程师们可以在满足一定约束条件的前提下，寻找到最优的设计方案。
例如，在飞机设计中，工程师们可以使用多目标优化算法来平衡飞机的性能指标，如速度、载荷和燃料消耗等。
这些数学技术的应用可以帮助工程师们在设计过程中找到最佳的平衡点，实现性能和经济的最优化。
二、电路设计与信号处理电路设计是工程设计中的另一个重要领域，数学技术在其中起着关键作用。
通过数学建模和分析，工程师们可以对电路的性能进行预测和优化。
例如，在集成电路设计中，工程师们可以使用电路模拟软件来模拟电路的行为，并通过数学方法求解电路中的电流和电压分布。
这样的分析可以帮助工程师们优化电路的性能，提高其工作效率和稳定性。
另外，数学技术在信号处理中也有广泛的应用。
在通信系统设计中，工程师们可以使用傅里叶变换等数学方法来分析和处理信号。
例如，在音频信号处理中，工程师们可以使用数字滤波器来去除噪声和干扰，提高音频质量。
这些数学技术的应用可以帮助工程师们实现信号的高效传输和处理，提升通信系统的性能。
三、流体力学与仿真模拟流体力学是工程设计中的重要分支，数学技术在其中发挥着重要作用。
通过建立数学模型和求解流体力学方程，工程师们可以对流体运动进行分析和预测。
有限元分析及其在桥梁结构中的应用(马润平)
2011-3-30
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1、直接刚度法
— 桥梁用软件计算核心都是直接刚度法——矩阵位移法 以位移为未知数，求解位移。
— 静力基本方程：{F}=[K]{δ}
{F}: 节点荷载，必须作用于节点。
[K]：总体刚度矩阵，由单元刚度矩阵转置到总体坐标 系下，并组集而成。 {δ}：待求的节点位移。
2011-3-30
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— 这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较 简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准 确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复 杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
注意： 1）错误与误差的把握。 2）当得到有限元的解 答，须用怀疑的眼光 去挑剔去接受。
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— 这些软件诞生在上世纪70年代左右，也就是世界上第 一台计算诞生后的20年左右。
— 这几个软件都是美国开发研制的。 — 都有一定重大的发展背景，如航天、军工等。 — 起源于高校和实验室。 — 后期都以公司方式运作，大多经历了收购、合并、重
组。
软件是一个国家科技实力的重要标志之一。 我国如软件、硬件的发展水平与先进国家差距很大。
— NASTRAN：MSC. Nastran软件获得美国联邦航空管理局 （FAA）认证，成为领取飞行器适航证指定的唯一验证软 件。
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— Adina: 在计算理论和求解问题的广泛性方面处于全球领 先的地位，尤其针对结构非线性、流/固耦合等复杂问题的 求解具有强大优势。近20年的商业化，被广泛应用于各个 工业领域的工程仿真计算，包括土木建筑、交通运输、石 油化工、机械制造、航空航天、汽车、国防军工、船舶、 以及科学研究等各个领域。 ADINA的最早版本出现于1975，在K. J. Bathe博士的带领下， 由其研究小组共同开发。
桥梁结构分析的有限元原理及其程序简介
故
e FEe = K E Rδ e
其中 R 为坐标变换矩阵。 若 e 号单元内还作用有跨间荷载以及给定的温 度分布，它们在局部坐标系下的单元等效结点荷载 分别记为 Pqe 和 PTe ，则
e e FE = ΚE Rδe − Pqe − Pte
以上即杆系结构有限元法的基本计算过程。
1.2 有限元软件简介
1.2有限元软件简介
与通用有限元的区别
ANSYS MIDAS/CIVIL
前处理 单元、材料、边界、荷载
前处理 单元、材料、边界、荷载、施工过程、 预应力、收缩徐变等 求解 静力、动力、稳定等 后处理 显示、列表、时程等 设计验算 基于规范的荷载组合、 设计验算
求解 静力、动力、稳定等
后处理 显示、列表、时程等
1. 桥梁结构分析的内容
• （1）桥梁一般是分阶段逐步施工完成的，结构最终受力 状态往往与施工过程有着很大的关系，因而结构分析必须 按实际的施工过程和结构形成的过程逐阶段进行分析，并 且能够自动累加各阶段的内力和位移等。 （2）计算成桥后在二期恒载，支座不均匀沉降、混凝土 长期收缩、徐变效应、温度变化等作用下的内力和位移。 （3）计算各种活载引起的内力和位移，包括影响线或影 响面的计算以及对它们进行纵向、横向的加载等。 （4）计算各种偶然荷载(加地震)等引起的内力和位移。 （5）按规范对上述各种荷载引起的内力和位移进行组 合，得出最不利的组合情况。 （6）按规范进行强度、刚度、抗裂性、稳定性以及动力 性能验算。
2.2 桥梁结构分析的施工过程及体系转换 • 比如，同为三跨连续梁，在合拢的先后顺 序上，先合拢边跨还是中跨对结构成桥内 力是有影响的； • 有时为了获得良好的成桥线形或内力，可 以在施工中采取一些辅助措施。
大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用
大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用目录一、内容概要 (2)1. 桥梁工程的重要性 (2)2. 抗震分析的意义与挑战 (3)二、有限元法概述及其在桥梁抗震分析中的应用 (4)1. 有限元法基本概念与原理 (6)1.1 有限元法定义与发展历程 (7)1.2 基本原理与计算步骤 (8)2. 有限元法在桥梁抗震分析中的应用现状 (9)2.1 应用范围及优势 (10)2.2 存在的问题与挑战 (11)三、大跨度桥梁整体有限元建模与分析方法 (13)1. 整体有限元建模流程 (14)1.1 模型建立前的准备工作 (15)1.2 模型建立过程及参数设置 (16)1.3 模型验证与校准 (17)2. 大跨度桥梁整体分析方法 (19)2.1 静力分析方法 (21)2.2 动力分析方法 (22)2.3 抗震性能评估指标 (23)四、大跨度桥梁抗震分析中的关键技术与策略 (25)1. 地震波输入与选择 (27)1.1 地震波特性分析 (28)1.2 地震波输入方法比较与选择 (29)2. 结构损伤评估与修复策略 (30)2.1 结构损伤识别技术 (32)2.2 损伤程度评估方法 (34)2.3 修复策略与建议 (35)一、内容概要本文档主要介绍了大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用。
整体有限元法是一种将结构划分为多个单元，通过离散化的方法对整个结构进行建模和求解的方法。
在大跨度桥梁抗震分析中，整体有限元法具有较高的计算精度和效率，能够有效地模拟桥梁在地震作用下的响应过程，为桥梁的抗震设计提供有力的支持。
本文档首先介绍了大跨度桥梁的基本结构特点和抗震要求，然后详细阐述了整体有限元法的基本原理、方法和步骤，包括单元划分、刚度矩阵和边界条件设置等。
通过实例分析，展示了如何运用整体有限元法对大跨度桥梁进行抗震分析，以及如何根据分析结果优化结构设计，提高桥梁的抗震性能。
对整体有限元法在大跨度桥梁抗震分析中的应用前景和技术发展趋势进行了展望。
桥梁结构中混合截面梁的有限元计算分析
第11卷第9期中国水运V ol.11N o.92011年9月Chi na W at er Trans port Sept em ber 2011收稿日期：66作者简介：卢兵，中交第二公路勘察设计研究有限公司。
桥梁结构中混合截面梁的有限元计算分析卢兵1，肖承初2（中交第二公路勘察设计研究有限公司，湖北武汉430052）摘要：针对工程结构中广泛应用的组合截面构件，以梁的平面假设为前提，根据有限元基本理论，推导组合截面梁的截面属性计算、初应变计算和内力分配计算。
关键词：组合截面；平截面假设；有限单元法中图分类号：U 441.3文献标识码：A文章编号：1006-7973（2011）09-0211-02组合截面梁在桥梁工程实践中被广泛应用，如大跨径钢管混凝土拱桥，梁桥的加固等。
形成组合截面梁的方式和方法很多，在研究和计算过程中出现很多分歧，有分两种截面，有采用等效刚度法等理论进行研究。
各种方法理论根据不一，结论差别加大。
为了提高工程结构计算的安全和可信性，笔者根据梁的平截面假设以及有限单元法的基本理论获得组合截面梁的截面属性计算、初应变计算和内力分配计算方法。
一、组合截面的形式组合截面即不同材料拟合在同一截面内，常见的以钢混为主。
我们这里这里提到的组合截面是一个广义的组合截面，既包括钢——混凝土这样的叠合梁组合截面，也包括钢筋混凝土和预应力混凝土这样的组合截面。
所以，本文档所述的分截面指的就是钢材分截面、混凝土分截面或者是钢筋分截面。
二、换算截面法组合截面分析常规采用换算截面法[1]，其主要原则是首先选定一种截面当做主截面，其他截面当做分截面，通过弹性模量比值的折换，将分截面换作虚拟的主截面块，得到等效的匀质材料换算截面，推导并建立相应的计算公式。
换算截面法有如下两个假定[1]：（1）虚拟主截面块仍居于原分截面的形心处且应变相同（2）虚拟主截面块与原分截面承担的内力相同ct s ct sεεκκ==（1）ct s ct sF F M M ==（2）式中：ct ε—替换分截面的虚拟主截面块的形心轴向应变；s ε—分截面的形心轴向应变；K ct —替换分截面的虚拟主截面块的形心曲率应变；K s —分截面的形心曲率应变；F ct —替换分截面的虚拟主截面块的形心轴向拉力；F s —分截面的形心轴向拉力；M ct —替换分截面的虚拟主截面块的形心弯矩；M S —分截面的形心弯矩；F ct 、F s 、M ct 、M S 的表达式如下：ct c t ct ct s s s s ct ct ct c t s s s sF E A F E A M E I M E I εεκκ====（3）式中：E S —分截面的弹性模量；A S —分截面的面积；I S—分截面的惯性矩；E ct —替换分截面的虚拟主截面块的弹性模量；A ct —替换分截面的虚拟主截面块的面积；I ct —替换分截面的虚拟主截面块的惯性矩；将式（1）和式（3）代入式（2）并整理得：ct sc s A n A =（4）ct sc sI n I =（5）式中，sc n 为换算截面的面积换算系数：sc s ctn E E =（6）由以上结论可以得出由n 个截面组成的梁单元的截面常数为：组合截面形心位置：()()()()1111nnctictiiii i nn ctct iii i A y A z y z A A ======∑∑∑∑（7）式中，iy 、i z 为第i 个分截面的形心位置。
有限元应用于桁架桥梁结构受力分析
有限元应用于桁架桥梁结构受力分析有限元应用于桁架桥梁结构受力分析周明宇（安徽理工大学土木建筑学院，安徽，淮南）摘要：近年来,随着电子计算机的广泛应用,带动了其他各个技术领域的飞速发展。
有限单元法也是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。
它利用电子计算机进行数值模拟分析,目前在工程技术领域中的应用十分广泛,有限元计算结果为各类工业产品设计和性能分析提供了可靠依据。
ANSYS软件正是目前国际上著名的通用有限元软件之一。
ANSYS用户涵盖了机械、航空航天、能源、交通运输、土木建筑、水利、电子、地矿、生物医学、教学科研等众多领域。
ANSYS是这些领域进行国际国内分析设计技术交流的主要分析平台。
从工程应用的角度来讲，它包括结构静力分析、结构动力分析、屈曲分析、非线性分析、以及热分析等。
本文是ANSYS基于图形界面的桁架桥梁结构的简单受力分析。
关键词：有限元、ANSYS、建筑、受力分析Application of ANSYS Software in The Field of EngineeringZHOU Ming - yu(School of Civil Engineering and Architecture , Anhui University Of Science And Technology Anhui, Huainan )Abstract：In recent years, along with the extensive application of the computer, invoke the other each technique field to develop rapidly. Finite Element Method (FEM) is a modern computationaltechnique to develop rapidly with the development of the computer, FEM can process numerical simulation analysis using computer, it is applied extensively in engineering field, the result of FEM analysis provided reliable data for the design and capability analysis of various industry product. ANSYS is one of the most international famous software. The customers of ANSYS come from machine, aviation , energy sources, traffic, construction, water conservancy, electronics, ground mineral, biology medicine, teaching study fields etc. This is the ANSYS analysis by simple truss bridge structure based on graphic interface.Key word: Finite element, ANSYS, architecture, Force analysis 桁架结构由于具有自重轻、造价较低和施工简单等诸多优点，在包括大型工业厂房在内的工程领域得到了广泛的应用;随着对设计质量要求的不断提高，人们一直在探索如何在保证桁架结构安全的前提下，减少材料用量，降低成本，以满足经济性的要求; 桁架结构的优化设计思想从MICHELL，桁架理论的出现至今已有近百年历史，BENDSOE 等，提出的多工况拓扑优化方法标志着对优化设计研究进入了新的阶段。
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。
交叉梁系和有限元系的区别
交叉梁系和有限元系的区别摘要：一、引言二、交叉梁系的定义和特点1.定义2.特点三、有限元系的定义和特点1.定义2.特点四、两者的区别1.分析方法2.应用领域五、交叉梁系在工程中的应用案例六、有限元系在工程中的应用案例七、总结正文：一、引言在工程领域，交叉梁系和有限元系是两种常见的分析方法。
尽管它们都是为了研究结构的力学性能，但在应用和原理上存在一定的差异。
本文将详细介绍这两种方法的区别，并分别阐述它们的特点和应用领域。
二、交叉梁系的定义和特点1.定义交叉梁系是指由若干梁相互交叉组成的结构体系，通常用于分析简支梁、连续梁等结构。
2.特点（1）交叉梁系能够考虑梁之间的相互作用，从而更准确地分析结构的力学性能；（2）分析过程较为简单，适用于初学者掌握；（3）在实际工程中，交叉梁系可作为简化模型，为后续结构设计提供依据。
三、有限元系的定义和特点1.定义有限元系是一种基于变分原理的数值分析方法，将结构划分为若干小单元，通过求解单元内的未知量，从而获得整个结构的响应。
2.特点（1）有限元方法可以适用于各种复杂的结构形式，具有较强的通用性；（2）分析过程较为复杂，需要运用计算机软件进行计算；（3）有限元法可以得到较为精确的结果，但在某些情况下，计算过程可能过于繁琐。
四、两者的区别1.分析方法交叉梁系主要通过解析法求解结构的力学性能，而有限元系采用数值分析方法。
因此，在处理复杂结构时，有限元法的优势更为明显。
2.应用领域交叉梁系通常应用于简单的桥梁、建筑结构分析，有限元系则广泛应用于航空航天、汽车制造、土木建筑等领域的复杂结构分析。
五、交叉梁系在工程中的应用案例某桥梁工程采用交叉梁系进行分析，通过考虑梁之间的相互作用，得到结构的力学性能，并为后续设计提供依据。
六、有限元系在工程中的应用案例某飞机制造商在设计飞机翼梁时，采用有限元方法对结构进行详细分析，以确保其在飞行过程中的稳定性能。
七、总结交叉梁系和有限元系作为两种常见的结构分析方法，各自具有特点和优势。
浅析有限元分析对城市桥梁建设的作用
浅析有限元分析对城市桥梁建设的作用作者：王瑞锋王慧敏来源：《城市建设理论研究》2013年第35期摘要：随着现代技术的发展，有限元分析方法已经成功运用到城市桥梁建设中，本文主要阐述通过有限元分析方法，得出桥梁建设中的重要参数，辅助桥梁设计，体现有限元方法为城市桥梁建设提供了理论基础和科学依据的重要作用。
关键词：有限元、城市桥梁建设、桥梁设计中图分类号：K928.78 文献标识码：A引言：现代社会的交通事业迅速发展，城市桥梁已在交通中发挥着非常重要的作用。
为了合理设计桥梁，对桥梁进行物理实验分析，既费时又不经济，已经不是一种合理的方法。
而随着技术的发展，我们可以通过有限元分析的方法，对桥梁进行全面的分析，得到更为可靠的数据，设计更为科学的桥梁，保证桥梁的安全可靠。
1.有限元分析在桥梁混凝土凝固过程中的作用。
通过有限元分析，可以在钢筋混凝土凝固过程，合理控制温度和温度应力，防止出现温度裂缝，保证结构的整体性和耐久性。
结构内温度场发生变化时,若受到外部约束或温度场不均匀时,会产生一定的应力,称为温度应力。
温度应力的出现以及其危害，引起工程上的关注。
混凝土凝固过程分为两个阶段。
第一个阶段是水泥在凝固和硬化期放出大量的热，混凝土处于迅速升温阶段，如果混凝土外表温度较低，内部温度持续升高。
当混凝土初凝时，内部混凝土升温膨胀，体积变大，就会造成混凝土表面开裂。
第二阶段是硬化后期降温，随着核心混凝土温度的降低，体积逐渐变小，如果内外温差较大，就会在混凝土中心形成拉应力乃至裂缝。
通过有限元，建立分析模型，引入边界条件，进行温度场和应力场分析，收缩和徐应变分析，我们得出以下结论：（1）水泥在水化过程中产生大量的热量，这些热量聚集在混凝土底板内部不易散失，随着混凝土龄期的增长，实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的三到五天。
浇筑初期混凝土强度很低，温度应力也较小，随着时间的增长其强度相应提高，第七天左右开始出现高强度区域，而且分布的范围最广，第七天以后超高强度的区域逐渐减小且大部分分布在边界应力集中的地区，施工时应主要控制第七天左右的温度和热应力变化，同时关注高强区分布范围的变化；(2)混凝土受外界气温及浇筑温度的影响较明显，高温施工是造成混凝土内部温度高的直接原因；(3)施工中常通过加入添加剂来降低强度,但是效果并不是很理想，建议通过调整保温层来控制高强区的应力；利用这些参数与结论，有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；可以改善钢筋混凝土的使用性，可以承受相当大的的过载而不会引起永久性的破坏，进而得到更加稳固的桥梁。
美国某洲际大桥桥梁结构的有限元分析
美国某洲际大桥桥梁结构的有限元分析摘要:采用Python面向对象语言来进行二次开发的应用,计算平台采用著名的Simulia Abaqus,本文主要讨论Abaqus脚本接口和对象结构逻辑化在开发中的优势,把工业模拟计算平台再次模块化可以减少重复逻辑的调用,流程更清晰、简明,应用更方便,提高效率。
关键词:有限元分析桥梁结构Abaqus PythonFinite element analysis of An InterContinental bridge frame structure Abstract:The secondary development of object-oriented language Python was used to calculate the axial force in a certain bridge structure with the application platforms of the famous Simulia Abaqus.Advantages of Abaqus scripting interface and objects logical structure in the development was discussed in this paper.Reliability analysis codes were also introduced to carry out bridge structural reliability analysis.Re-modularization of industrial simulation platform can highly reduce duplication of logic,make the process clear and concise and thus improve efficiency and reliability of bridge design.Key word:Finite Element Analysis,Bridge frame structure,Abaqus,Secondary Development,pythonABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一,可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为。
有限元法的发展现状及应用
有限元法的发展现状及应用一、本文概述有限元法，作为一种广泛应用于工程和科学领域的数值分析方法，自其诞生以来，已经经历了数十年的发展和完善。
本文旨在全面概述有限元法的发展现状及其在各个领域的应用。
我们将回顾有限元法的基本原理和历史背景，以便读者对其有一个清晰的认识。
接着，我们将重点介绍有限元法在不同领域的应用，包括土木工程、机械工程、航空航天、电子工程等。
我们还将探讨有限元法在发展过程中面临的挑战以及未来的发展趋势。
通过阅读本文，读者将对有限元法的现状和发展趋势有一个全面的了解，并能更好地理解该方法在工程和科学领域的重要性和应用价值。
二、有限元法的基本理论有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种数值分析技术，广泛应用于工程和科学问题的求解。
其基本理论可以概括为离散化、单元分析、整体分析和数值求解四个主要步骤。
离散化是将连续的求解域划分为有限个互不重叠且相互连接的单元。
这些单元可以是三角形、四边形、四面体、六面体等，具体形状和大小取决于问题的特性和求解的精度要求。
离散化的过程实际上是将无限维的连续问题转化为有限维的离散问题。
单元分析是有限元法的核心步骤之一。
在单元分析中，首先需要对每个单元选择合适的近似函数（也称为形函数或插值函数）来描述单元内的未知量。
然后，根据问题的物理定律和边界条件，建立每个单元的有限元方程。
这些方程通常包括节点的平衡方程、协调方程和边界条件方程等。
整体分析是将所有单元的有限元方程按照一定的规则（如矩阵叠加法）组合成一个整体的有限元方程组。
这个方程组包含了所有节点的未知量，可以用来求解整个求解域内的未知量分布。
数值求解是有限元法的最后一步。
通过求解整体有限元方程组，可以得到所有节点的未知量值。
然后，利用插值函数，可以计算出整个求解域内的未知量分布。
还可以根据需要对计算结果进行后处理，如绘制云图、生成动画等，以便更直观地展示求解结果。
有限元法的基本理论具有通用性和灵活性，可以应用于各种复杂的工程和科学问题。
钢箱梁桥的有限元分析
钢箱梁桥的有限元分析1．钢箱梁桥的概述在大跨度桥梁的设计中，恒载所占的比重远大于活载，随着跨度的增大，这种比例关系也越来越大，极大地影响了跨越能力。
因此，从设计的经济角度来说，考虑减轻桥梁结构的自重是很重要的。
钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均很高的匀质材料，并且材料的可焊性好，通过结构的空间立体化，钢桥能够具有很大的跨越能力。
随着高强度材料和焊接技术的发展，以及桥梁设计、计算理论的发展和计算机技术发展，从50年代以来，钢梁桥地建设取得了长足的发展，欧洲相继建造了多座大跨钢桥。
从前被认为不可能计算的复杂结构，现在能够通过计算机完成，并且计算结果与实测结果吻合较好。
同过去相比，在相同的跨度与宽度的条件下，用钢量可减少15一20 %，工期与工程的造价也都减少很多，因此钢桥在大跨桥梁领域内具有相当强的优势和竞争力。
在构成钢桥的主要构件中，其翼缘和腹板均使用薄板，其厚度与构件的高度和宽度比都比较小，是典型的薄壁构件。
它与以平面结构组合为主的桥梁结构分析有一定的区别，它涉及到很多平面结构中不常考虑的扭转问题，所以必须依据薄壁结构理论才能明了其应力和应变状态，其应力及变形应按照薄壁结构的理论进行计算。
由于钢箱梁桥是空间结构，结构在恒载或活载的作用下会发生弯一扭藕合。
如果采用传统的计算手段和方法，计算模型要进行必要地简化，为了简化计算，一般的设计规范都要通过构造布置，使实际结构满足简化后的计算理论。
实践表明在满足构造要求后，计算的精度能够满足实际地需要。
但是这样的计算无法得到结构的一些特定部位的精确解，例如变截面和空间构件交汇的部位等。
随着计算机技术和有限元理论的发展和进步，计算机的有限元法己成为现代桥梁的重要计算手段，不但有很高的效率而且可以根据实际的需要进行仿真分析，计算结果经验证与结构的实际结果吻合较好。
当前结构的计算机仿真分析已成为一种广为应用的计算手段。
同一座桥梁可以采用不同的施工方法，但是成桥后的最终应力状态会有差异，结构的最终应力状态与安装过程密不可分。
桥梁结构分析的杆系有限元法及结构模型的建立2015
结构的离散化
确定了结构的全部 节点，也就确定了 结构的单元划分， 然后对结构进行单 元编号和节点编号， 通常单元编号用①， ②，……表示，节 点编号用1， 2，……表示，如图 所示。
6 67
5
4
3
5
4
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2
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单元杆端力与杆端位移的表示方法
• 平面桁架单元的局部坐标和整体坐标：
y
y
x
3
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2
y
1
结构分析的杆系有限元法
• 概述 • 有限单元法的概念及应用 • 结构的离散化 • 单元杆端力与杆端位移 • 逆步变换 • 单元刚度矩阵 • 总刚度矩阵 • 边界条件的后处理法 • 线性代数方程组的数值解法
结构分析的含义
• 结构分析的含义，不仅指在一定的已知条件下对结构的变 形和内力等进行计算，而且包括分析构件刚度变化对内力 变化的影响，对结构的几何组成进行分析，以及选择合理 的结构形式等等。
结构分析的有限元法
• 美国20世纪70年代推出的至今仍然是世界销售量最大的 NASTRAN(NAsa STRuctural Analysis，美国国家航空和 宇宙航行局结构分析程序系统)程序与当时西德推出的 ASKA(Automatic System for Kinematics Analysis，运动 分析的自动程序系统)齐名，同为当时最为著名和广泛应 用的程序，但几十年后的现在，ASKA已无法与 NASTRAN相比。原因是ASKA后来没有大规模的资金投 入，使程序不断得到滚动发展（维护）和组织推广、剌激 程序在竞争中不断改进各种功能。
向量
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《工程力学毕业设计开题报告》
《工程力学毕业设计开题报告》
一、选题背景
在工程力学领域，毕业设计是学生将所学理论知识与实际工程应用相结合的重要环节。
本次毕业设计选题旨在通过深入研究和实践，提升学生对工程力学相关知识的理解和运用能力，为其未来的工程实践奠定坚实基础。
二、选题意义
工程力学是工程学科的基础和核心课程之一，它涉及到力学原理在工程实践中的应用。
通过毕业设计，学生可以深入探讨某一具体问题，在指导老师的指导下，运用所学知识进行分析、计算和解决，提高自己的动手能力和创新思维。
三、选题内容
本次毕业设计选题为《基于有限元方法的桥梁结构受力分析与优化设计》，主要包括以下几个方面：
桥梁结构受力分析的理论基础
有限元方法在桥梁结构分析中的应用
桥梁结构受力分析案例研究
桥梁结构优化设计方法探讨
四、拟定研究方法
文献综述：对桥梁结构受力分析和优化设计领域的相关文献进行深入阅读和总结，了解当前研究现状和存在的问题。
理论分析：结合有限元方法和桥梁结构受力分析理论，建立相应的数学模型，进行理论推导和分析。
软件仿真：利用ANSYS等有限元软件对桥梁结构进行受力分析和优化设计，获取结构响应、应力分布等关键参数。
案例研究：选择具体桥梁结构进行案例研究，验证所提方法的有效性和可行性。
五、预期成果
完成对桥梁结构受力分析与优化设计相关理论知识的系统总结和归纳。
提出一套基于有限元方法的桥梁结构受力分析与优化设计方法。
完成一篇符合学术规范的毕业设计论文，并能够进行口头答辩。
通过本次毕业设计，希望能够进一步提升学生对工程力学领域的理解和应用能力，为其未来从事相关工程实践打下坚实基础。
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有限元原理在桥梁结构分析中的应用在过去的30年里，有限元法作为一种通用工具在物理系统的建模和模拟仿真领域已经得到了广泛的接受。
在许多学科它已经成为至关重要的分析技术，例如结构力学、流体力学、电磁学等等。
一、有限元原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。
从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
二、结构有限元求解问题依据有限元法的基本思想，结构有限元求解问题可以分解为两个问题，即单元分析和单元集合问题。
（1）单元分析所谓单元分析就是对某一复杂求解的结构取微小单元进行分析，依据其力学物理特性寻找描述该单元特性的数学函数。
即通常说的描述该单元变形的形函数。
（2）单元集合按照单元之间的联结方式，对整个求解问题系统进行整合。
在弹性力学中利用单元的内部势能力与外部作用势能一起守恒，建立内部单元与外界作用之间的联系。
（3）问题的求解获得内部单元与外界作用之间的联系，即系统的总刚度矩阵。
要对问题的求解，则需要依据系统的外部条件求解出各个内部单元的变形状态，依据内部单元的变形，确定内部单元的应力。
因此，有限元法是最终导致联立方程组。
联立方程组的求解可用直接法、选代法和随机法。
求解结果是单元结点处状态变量的近似值。
三、梁结构的有限元分析1. 有限元程序分析的过程有限元程序分析的过程大致分为三个阶段：（1）建模阶段建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型——有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。
有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。
但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。
（2）计算阶段计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。
由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。
（3）后处理阶段它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是结构有限元分析的目的所在。
2、建立有限元模型的一般过程有限元分析中建模过程有下面7个步骤：（1）分析问题定义在进行有限元分析之前，首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进行仔细分析，只有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何模型。
总的来说，要定义一个有限元分析问题时，应明确以下几点：a）结构类型；b）分析类型；c）分析内容；d）计算精度要求；e）模型规模；f）计算数据的大致规律（2）几何模型建立（3）单元类型选择划分网格前首先要确定采用哪种类型的单元，包括单元的形状和阶次。
单元类型选择应根据结构的类型、形状特征、应力和变形特点、精度要求和硬件条件等因素综合进行考虑。
（4）单元特性定义有限元单元中的每一个单元除了表现出一定的外部形状外，还应具备一组计算所需的内部特征参数，这些参数用来定义结构材料的性能、描述单元本身的物理特征和其他辅助几何特征等。
（5）网格划分网格划分是建立有限元模型的中心工作，模型的合理性很大程度上可以通过所划分的网格形式反映出来。
目前广泛采用自动或半自动网格划分方法，如在Ansys中采用的SmartSize 网格划分方法就是自动划分方法。
（6）模型检查和处理一般来说，用自动或半自动网格划分方法划分出来的网格模型还不能立即应用于分析。
由于结构和网格生成过程的复杂性，划分出来的网格或多或少存在一些问题，如网格形状较差，单元和节点编号顺序不合理等，这些都将影响有限元计算的计算精度和计算时间. （7）边界条件定义在对结构进行网格划分后称为离散模型，它还不是有限元模型，只有在网格模型上定义了所需要的各类边界条件后，网格模型才能成为完整的有限元模型.3、有限元分析计算模型的数据原始数据的计算模型，模型中一般包括以下三类数据：1）节点数据;2）单元数据;3）边界条件数据;4、单元类型;1）平面应力单元，平面应变单元;2）轴对称实体单元，空间实体单元；3）板单元，壳单元，轴对称壳单元；4）杆单元；5）梁单元；6）弹簧单元；7）间隙单元；8）界面单元;9）刚体单元；10）约束单元；四、梁结构的仿真分析1. 桥梁结构设计过程桥梁结构设计过程通常分为3个层次：第1个层次----结构总体设计在该层次计算中，考虑的重点是结构总体的力学行为，包括桥梁结构设计过程中及成桥后主梁纵桥向应力的变化过程及主梁标高的变化过程以及结构的稳定性。
这个层次的分析一般采用杆单元建立有限元模型。
第2个层次----局部应力分析在该层次计算中，考虑的重点是结构中构件之间的连接节点应力，荷载作用的集中效应，如预应力束（体外索、体内索、斜拉索、吊杆索、主缆索）锚固节点和支撑节点的局部应力分析，桥梁墩台在支座作用下局部应力分析以及塔梁、拱梁、柱梁、弦杆的刚性节点局部应力分析等。
这个层次的分析一般采用块体单元建立有限元模型。
第3个层次----结构仿真分析在该层次计算中，有限元计算模型逼近真实结构（即减少计算模型中的简化处理），考虑的重点是模拟各种作用下（如荷载作用、温度作用等）结构的实际工作状态。
这个层次的分析一般采用空间梁单元、板壳单元、块体单元和索单元建立有限元混合单元模型。
2. 结构仿真分析对于一座桥梁的全桥结构仿真分析所要完成的工作主要划分为三大部分：1）统一结构分析体系下整座桥梁所有承载构件的详细模型。
该模型由实体、板壳、梁、杆、索等多种单元组合而成，能够准确模拟构件的空间位置、几何尺寸、连接形式、本构关系、荷载作用、初始内力和初始变形等；2)靠的数值分析方法，有限元法等，对上述模型进行大规模的全桥结构效应计算，由此得到相对详尽、精确和可靠的分析结果；3)丰富有效的图形显示软件对计算所输出的大量数字信息进行可视化处理，使计算者能直接看到全桥各部位的位移、应力、应变等计算结果的分布图像，从图像上直接进行分析、判断，来获得有用的结论。
五、常用有限元软件目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。
ADINAADINA是近年来发展最快的有限元软件，它独创有许多特殊解法, 如劲度稳定法,自动步进法,外力-变位同步控制法以及BFGS梯度矩阵更新法,使得复杂的非线性问题(如接触,塑性及破坏等), 具有快速且几乎绝对收敛的特性, 且程式具有稳定的自动参数计算,用户无需头痛于调整各项参数。
并且它有源代码，我们可以对程序进行改造，满足特殊的需求。
NASTRANNASTRAN是大型通用结构有限元分析软件，也是全球CAE工业标准的原代码程序。
NASTRAN系统长于线性有限元分析和动力计算，因为和NASA(美国国家宇航局)的特殊关系，它在航空航天领域有着崇高的地位。
NASTRAN的求解器效率比ANSYS高一些。
ANSYSANSYS软件是融结构、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，发展了很多版本，但是它们核心的计算部分变化不大，只是模块越来越多，这些模块并不是ANSYS公司自己搞的，而是把别人的东西买来集成到自己的环境里。
ANSYS系统擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析,在铁道，建筑和压力容器方面应用较多。
ALGORALGOR属于中高档CAE分析软件，在汽车，电子, 航空航天，医学，日用品生产，军事，电力系统，石油，大型建筑以及微电子机械系统等诸多领域中均有广泛应用。
它最大的特点是易学易用，界面友好，操作简单，这可以极大提高软件应用者在工程实际中的效率。
COSMOSCosmos相对影响比较小,但Cosmos的最大特点是运算速度快，这是其他软件所不能比拟的。
Cosmos的研发者将保证收敛的迭代法--又称做快速有限元法导入COSMOS的产品之中，使新的有限元分析软件对磁盘空间上的要求大幅降低，占用计算机系统的内存也大大减少，因此分析速度大幅加快，超越传统甚多。
以下着重介绍ANSYS软件。
ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。
所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。
ANSYS程序主要包括三个部分：PREP7（通用前处理模块）、SOLUTION（求解模块）和POST1及POST26（后处理模块）。
ANSYS软件中包括7种结构分析类型：静力分析、模态分析、谐波分析、瞬态动力分析、屈曲分析和显式动力分析，其中结构静力分析是诸多分析中最为基础的部分。
ANSYS的分析过程：1）确定分析目标及模型的基本形式2）选择合适的单元类型3）确定实常数、定义材料属性4）建立实体模型5）划分网格6）施加荷载及边界条件7）选取分析类型分析计算8）后处理器显示查看结果ANSYS的特点作为功能强大，应用广泛的有限元分析软件，它有以下的特点：（1）数据统一：ANSYS使用统一的数据库来存储几何模型、有限元模型、材料参数、外载及结果数据，从而保证了前后处理、分析求解及多场耦合分析的数据统一。
（2）强大的求解功能：ANSYS提供了多种求解器，用户可以根据具体的分析问题选择合适的求解器。
（3）强大的非线性分析功能：ANSYS具有强大的非线性分析功能，可进行几何非线性、材料非线性及接触非线性分析等。
（4）多种网格划分方式：ANSYS提供了Free网格划分、Map网格划分、Sweep网格划分等多种网格划分方式，可根据模型的特点选择合适的网格划分方式。
（5）独特的优化功能：ANSYS利用ANSYS的优化设计模块，对结构的拓扑、外貌、材料进行优化，确定最优的设计方案。
（6）多场耦合功能：ANSYS可以实现多场的耦合分析，研究各物理场间的相互影响。
（7）友好的程序接口：ANSYS提供了与主流CAD软件及其他有限元分析软件的接口程序，可实现数据的导入和导出，如Pro/Engineer、NASTRAN、UniGraphics、I-DEAS、AutoCAD、SolidWorks等。
（8）良好的用户开发环境：ANSYS提供了便利的二次开发平台，用户可以利用APDL、UIDL和UPFS等对其进行二次开发。
六、结语有限元法是一种高效能、常用的计算方法。
有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，但是应用范围很小。
而经过最近数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。
应用有限元可以大大提高桥梁结构的安全程度与美学要求。