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理论解为2.135MPa，将所有结果进行统一列表，并计算 出各种不同方式分析的误差，从而从中发现问题，列表详细如 下图:
项目
将梁高划 分30等份 3节点三 角形单元 2.1349 MPa 0.00468 %
将梁高划 分15等份 3节点三 角形单元 2.1034 MPa 1.48 %
将梁高划 分30等份 4节点矩 形单元 2.153 MPa 0.843%
将梁高划 六面体8 六面体20 分15等份 节点单元 节点单元 4节点矩 形单元 2.1521 MPa 0.8% 2.1519 MPa 2.1521 MPa
X方向应 力/MPa 误差
0.7916% 0.8%
通过分析，得出如下结论： 1. 对比平面三角形单元的数据，发现单元划分越细，计算越精确。 2. 对比平面三角形和矩形单元的数据，发现对于此题，选择三角 形单元，计算的结果更加精确。 3. 对比平面矩形单元和六面体单元的数据，发现划分为平面单元 和立体单元，计算结果差别不大，均可采用。
四 结构的动力分析
1. 模态分析
实例：模型仍然为上题 三层框架结构，各个参 数均不变，去掉500N的 荷载，对其进行模态分 析。 求解类型为Modal，模 态提取方法为BLOCK Lanczos，提取前5阶模 态，之后进行求解。
模态分析建模图
模态信息列表
第一阶模态振型图
第二阶模态振型图
第三阶模态振型图
建好的模型图如下图所示:(选用beam188单元）
超静定梁的模型图
求解之后的y方向的位移图如下图所示：
超静定梁y方向位移图
超静定梁y方向位移图
用列表显示y方向的位移，其结果如下：
其结果显示为，最大 位移为SMN=-0.00204 列表图显示为2节点 位移最大，为 -0.20399E-02 ，两者 接近。
还可根据需要显示任意一点的变形随时间的响应关系图， 在此不一一列举。
用材料力学的方法，对梁中点进行截面弯曲应力简单计算：
1 2 1 M ql 105 162 3200kN m 8 8 1 1 3 I z bh 1 33 2.25m 4 12 12 3 M 320010 c y 1.5 2.135MPa Iz 2.25
谱分析整体结果列表
之后读取结果，在File>Read Input from 里面选择 “.MCOM” 文件，查看各个结果。
谱分析6个节点的反作用力表
读取第一组结果的变形和应力图，如下图 所示：
第一组结果的变形图
第一组结果的应力图
3. 时程分析 实例：上题的三层框架结构，施加了两个x方向大小随时 间变化的力（如下图所示），进行时程分析，最后选择节 点，绘制时程图。
梁高划分30等份三角形3节点建模图
梁高划分15等份三角形3节点建模图
梁高划分30等份4节点矩形建模 图
梁高划分15等份4节点矩形建模图
用六面体8节点单元solid 45和六面体20节点单元solid 95进行分析，建模图如下：
六面体8节点建模图
六面体20节点建模图
各个分析数据均是结构的x方向的应力图，最后进过 汇总，所得的结果如下：
计算分以下几歩完成： 1. 设置为模态分析，进行模态分析求解； 2. 设置为谱分析，输入单点响应谱的频率和 谱值之后（阻尼为0），获得谱解； 3. 再设置为模态分析，扩展模态，扩展5阶模 态，进行扩展模态求解； 4. 最后设置成谱分析，进行模态叠加，选择 SRSS方法，输出类型为Displacement ， 最后求解，得出结果，整体结果如下图：
划分梁高30等份三角形单元x 方向应力图
划分梁高15等份三角形单元x方向 应力图
划分梁高30等份矩形单元x方向 应力图
划分梁高15等份矩形单元x方向应 力图
六面体8节点单元x方向应力图
六面体20节点单元x方向应力图
将每次的分析结果通过列表显示，提取关键点的数据，也 就是梁中点的最下方的x方向的应力，在ansys列表里面为节 点1，每次记录下节点1的值，最后在通过比较分析，得出结 论。
时程分析求解结果图
时程分析求解整体结果列表图
可以查看上图列表显示任意时间点的变形和应力图，选择 71时间点的变形和应力图，如下图所示：
变形图
应力图
最后进行时域后处理，查看71号节点的x方向变形随时间 的响应关系图，如下图所示：
71号 节点 时程分析71号节点x方向变形随时 间响应关系图 71号节点位置图
荷载F1随时间变化图
荷载F2随时间变化图
施加动荷载通过Parameters>Array Parameters>Define / Edit 来实现。
建模图及加载情况如下图所示：
荷载F2施加 在90号节点 上 荷载F1 施加在 33号节 点上
时程分析建模图
建立好模型后，在进行求解的选项设置（Solution>Sol’n Controls里面，Analysis Options 选择Large Displacement Transient; Time at end of loadstep 设置成1； Number of substeps 设置成300；Frequency选择write every substep），设置好之后，再进行求解，求解结果如 下图：
梁几何性质：截面面积 1.6e 5m 2 , 惯性矩为64 / 3e 12m 4 , 宽度为4e 3m, 高度为4e 3m。
X方向 500N的 荷载
三层框架结构建模图
求解完成后，得出结果：
X方向变形前后对比图
X方向应力前后对比图
框架结构x方向变形最大值
框架结构x方向应力最大值与最小值
第四阶模态振型图
第五阶模态振型图
2. 单点响应谱分析 实例：同样是前题的三层框架结构，计算在Y方向的地震位 移响应谱左右下整个结构的响应情况。地震响应谱如下表：
频率/Hz 0.5 1.0 2.4 3.8 17 18 20 32
位移/mHale Waihona Puke Baidu 1.0 0.5 0.9 0.8 1.2 0.75 0.86 0.2
二 不同单元对计算结果的影响
实例：一简支梁，各项数据如表所示：
q / kN l / m b / m h / m E / GPa
0.25
100
16
1
3
200
分析其变形和 受力情况。 （分析均取梁 结构的一半进 行计算）
对本例分别采用3节点三角形、4节点矩形、8节点六 面体、20节点六面体进行计算分析，且用平面单元分析时， 还考虑网格的划分不同对结果的影响，分别对梁高划分15 和30等份进行计算， 比较结果。 用平面plane 42 单元建立模型，建模图如下：
三 空间结构的受力变形分析
实例：三层钢材梁板结构，6个点承受x方向500N的点荷载， 受重力作用，重力加速度为9.8N/kg 。计算x方向变形和应力。 材料为A3钢，板壳厚度为2e-3,其他参数如下表：
2e11Pa
0.3
7.8e3
kg / m3
板壳选用shell 181单元，立柱 选用 beam 188单元
ANSYS的结构分析实例
目录
结构的静力分析 不同单元对计算结果的影响 空间结构的受力变形分析 结构的动力分析 总结
一 结构的静力分析
实例：一次超静定梁，长为l的梁左端X向和Y向以 及旋转受限，右端Y向受限。梁中点受竖直向下集 中力F。取l=400mm，F=1000N，截面为b=50， h=150的矩形截面。（ 2e5, 0.3 ）
项目
将梁高划 分30等份 3节点三 角形单元 2.1349 MPa 0.00468 %
将梁高划 分15等份 3节点三 角形单元 2.1034 MPa 1.48 %
将梁高划 分30等份 4节点矩 形单元 2.153 MPa 0.843%
将梁高划 六面体8 六面体20 分15等份 节点单元 节点单元 4节点矩 形单元 2.1521 MPa 0.8% 2.1519 MPa 2.1521 MPa
X方向应 力/MPa 误差
0.7916% 0.8%
通过分析，得出如下结论： 1. 对比平面三角形单元的数据，发现单元划分越细，计算越精确。 2. 对比平面三角形和矩形单元的数据，发现对于此题，选择三角 形单元，计算的结果更加精确。 3. 对比平面矩形单元和六面体单元的数据，发现划分为平面单元 和立体单元，计算结果差别不大，均可采用。
四 结构的动力分析
1. 模态分析
实例：模型仍然为上题 三层框架结构，各个参 数均不变，去掉500N的 荷载，对其进行模态分 析。 求解类型为Modal，模 态提取方法为BLOCK Lanczos，提取前5阶模 态，之后进行求解。
模态分析建模图
模态信息列表
第一阶模态振型图
第二阶模态振型图
第三阶模态振型图
建好的模型图如下图所示:(选用beam188单元）
超静定梁的模型图
求解之后的y方向的位移图如下图所示：
超静定梁y方向位移图
超静定梁y方向位移图
用列表显示y方向的位移，其结果如下：
其结果显示为，最大 位移为SMN=-0.00204 列表图显示为2节点 位移最大，为 -0.20399E-02 ，两者 接近。
还可根据需要显示任意一点的变形随时间的响应关系图， 在此不一一列举。
用材料力学的方法，对梁中点进行截面弯曲应力简单计算：
1 2 1 M ql 105 162 3200kN m 8 8 1 1 3 I z bh 1 33 2.25m 4 12 12 3 M 320010 c y 1.5 2.135MPa Iz 2.25
谱分析整体结果列表
之后读取结果，在File>Read Input from 里面选择 “.MCOM” 文件，查看各个结果。
谱分析6个节点的反作用力表
读取第一组结果的变形和应力图，如下图 所示：
第一组结果的变形图
第一组结果的应力图
3. 时程分析 实例：上题的三层框架结构，施加了两个x方向大小随时 间变化的力（如下图所示），进行时程分析，最后选择节 点，绘制时程图。
梁高划分30等份三角形3节点建模图
梁高划分15等份三角形3节点建模图
梁高划分30等份4节点矩形建模 图
梁高划分15等份4节点矩形建模图
用六面体8节点单元solid 45和六面体20节点单元solid 95进行分析，建模图如下：
六面体8节点建模图
六面体20节点建模图
各个分析数据均是结构的x方向的应力图，最后进过 汇总，所得的结果如下：
计算分以下几歩完成： 1. 设置为模态分析，进行模态分析求解； 2. 设置为谱分析，输入单点响应谱的频率和 谱值之后（阻尼为0），获得谱解； 3. 再设置为模态分析，扩展模态，扩展5阶模 态，进行扩展模态求解； 4. 最后设置成谱分析，进行模态叠加，选择 SRSS方法，输出类型为Displacement ， 最后求解，得出结果，整体结果如下图：
划分梁高30等份三角形单元x 方向应力图
划分梁高15等份三角形单元x方向 应力图
划分梁高30等份矩形单元x方向 应力图
划分梁高15等份矩形单元x方向应 力图
六面体8节点单元x方向应力图
六面体20节点单元x方向应力图
将每次的分析结果通过列表显示，提取关键点的数据，也 就是梁中点的最下方的x方向的应力，在ansys列表里面为节 点1，每次记录下节点1的值，最后在通过比较分析，得出结 论。
时程分析求解结果图
时程分析求解整体结果列表图
可以查看上图列表显示任意时间点的变形和应力图，选择 71时间点的变形和应力图，如下图所示：
变形图
应力图
最后进行时域后处理，查看71号节点的x方向变形随时间 的响应关系图，如下图所示：
71号 节点 时程分析71号节点x方向变形随时 间响应关系图 71号节点位置图
荷载F1随时间变化图
荷载F2随时间变化图
施加动荷载通过Parameters>Array Parameters>Define / Edit 来实现。
建模图及加载情况如下图所示：
荷载F2施加 在90号节点 上 荷载F1 施加在 33号节 点上
时程分析建模图
建立好模型后，在进行求解的选项设置（Solution>Sol’n Controls里面，Analysis Options 选择Large Displacement Transient; Time at end of loadstep 设置成1； Number of substeps 设置成300；Frequency选择write every substep），设置好之后，再进行求解，求解结果如 下图：
梁几何性质：截面面积 1.6e 5m 2 , 惯性矩为64 / 3e 12m 4 , 宽度为4e 3m, 高度为4e 3m。
X方向 500N的 荷载
三层框架结构建模图
求解完成后，得出结果：
X方向变形前后对比图
X方向应力前后对比图
框架结构x方向变形最大值
框架结构x方向应力最大值与最小值
第四阶模态振型图
第五阶模态振型图
2. 单点响应谱分析 实例：同样是前题的三层框架结构，计算在Y方向的地震位 移响应谱左右下整个结构的响应情况。地震响应谱如下表：
频率/Hz 0.5 1.0 2.4 3.8 17 18 20 32
位移/mHale Waihona Puke Baidu 1.0 0.5 0.9 0.8 1.2 0.75 0.86 0.2
二 不同单元对计算结果的影响
实例：一简支梁，各项数据如表所示：
q / kN l / m b / m h / m E / GPa
0.25
100
16
1
3
200
分析其变形和 受力情况。 （分析均取梁 结构的一半进 行计算）
对本例分别采用3节点三角形、4节点矩形、8节点六 面体、20节点六面体进行计算分析，且用平面单元分析时， 还考虑网格的划分不同对结果的影响，分别对梁高划分15 和30等份进行计算， 比较结果。 用平面plane 42 单元建立模型，建模图如下：
三 空间结构的受力变形分析
实例：三层钢材梁板结构，6个点承受x方向500N的点荷载， 受重力作用，重力加速度为9.8N/kg 。计算x方向变形和应力。 材料为A3钢，板壳厚度为2e-3,其他参数如下表：
2e11Pa
0.3
7.8e3
kg / m3
板壳选用shell 181单元，立柱 选用 beam 188单元
ANSYS的结构分析实例
目录
结构的静力分析 不同单元对计算结果的影响 空间结构的受力变形分析 结构的动力分析 总结
一 结构的静力分析
实例：一次超静定梁，长为l的梁左端X向和Y向以 及旋转受限，右端Y向受限。梁中点受竖直向下集 中力F。取l=400mm，F=1000N，截面为b=50， h=150的矩形截面。（ 2e5, 0.3 ）