ansys模仿地基开挖的竖向弹性地基梁的方法

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ansys教程——梁解析

第五章
梁
5. 梁
• 梁单元是线单元，用来创建3-D结构的一维理想体。 • 梁单元比实体和壳单元更有效，经常用于工业领域中:
– 建筑结构 – 桥梁和道路 – 公共交通 (有轨电车, 火车, 公共汽车) – 等
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001443 5-2
梁
...梁网格划分
步骤1: 线属性 • 梁网格划分的线属性包括:
– 材料号 – 横截面号 – 定位关键点
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
• 相对于梁轴线，横截面是怎样定位。
• 必须指定所有横截面类型. • 单个关键点可以分配给多条线 ( 即，不需要为每条线指定单个关键点 )。
横截面 • 对 BEAM188 和 189单元的完整定义包括对横截面属性的定义。 • BeamTool提供了方便的操作.
– Preprocessor > Sections > Common Sectns...
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
梁
...梁网格划分
步骤2 :线分隔 • 对 BEAM188 和 189 单元,不主张把整个梁当作一个单元 • 使用 Mesh Tool的 “Size Controls”指定想要的线分隔数 (或用 LESIZE 命令).
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January 30, 2001 Inventory #001443 5-13
梁
...梁网格划分
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弹性地基梁法(“m”法)公式以及地下连续墙计算书

根据上海市标准《基坑工程设计规程》的规定，在施工临时工况下，地下连续墙的计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法(“m ”法)。

弹性地基梁法取单位宽度的挡土墙作为竖向放置的弹性地基梁，支撑简化为与截面积、弹性模量、计算长度有关的弹簧单元，如图1为弹性地基梁法典型的计算简图。

图1 竖向弹性地基梁法计算简图基坑开挖面或地面以下，水平弹簧支座的压缩弹簧刚度H K 可按下式计算：h b k K h H ..=z m k h .=式中，H K 为土弹簧压缩刚度(kN/m)；h k 为地基土水平向基床系数(kN/m 3)；m 为基床系数的比例系数；z 为距离开挖面的深度；b 、h 分别为弹簧的水平向和垂直向计算间距(m)。

基坑内支撑的刚度根据支撑体系的布置和支撑构件的材质与轴向刚度等条件有关，按下式计算：BL A E K ....2α= 式中：K ——内支撑的刚度系数(kN/m/m)；α——与支撑松弛有关的折减系数，一般取0.5～1.0；混凝土支撑或钢支撑施加预压力时，取1.0；E ——支撑构件材料的弹性模量(kN/m 2)；A ——支撑构件的截面积(m 2)；L ——支撑的计算长度(m)；S ——支撑的水平间距(m)。

（2）水土压力计算模式作用在弹性地基梁上的水土压力与土层分布以及地下水位有关系。

水土压力计算采用水土分算，利用土体的有效重度和c 、ϕ强度指标计算土压力，然后叠加水压力即得主动侧的水土压力。

土的c 、ϕ值均采用勘察报告提供的固结快剪指标，地下连续墙变形、内力计算和各项稳定验算均采用水土分算原则，计算中地面超载原则上取为20kPa 。

基坑周边地下连续墙配筋计算时分项系数取1.25。

①土压力计算：墙后主动土压力计算采用朗肯土压力计算理论，主动土压力强度（kPa ）计算公式如下： a a i i a K c K h r q p 2)(-+=∑其中，i r 为计算点以上各土层的重度，地下水位以上取天然重度，地下水位以下取水下重度；i h 为各土层的厚度；a K 为计算点处的主动土压力系数，)245(tan 2φ-= a K ； φ,c 为计算点处土的总应力抗剪强度指标。

ANSYS 入门教程 - 结构的弹性稳定性分析

ANSYS 入门教程- 结构的弹性稳定性分析2011-01-09 15:06:42| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅第7 章结构弹性稳定分析7.1 特征值屈曲分析的步骤7.2 构件的特征值屈曲分析7.3 结构的特征值屈曲分析一、结构失稳或结构屈曲：当结构所受载荷达到某一值时，若增加一微小的增量，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。

结构稳定问题一般分为两类:★第一类失稳：又称平衡分岔失稳、分枝点失稳、特征值屈曲分析。

结构失稳时相应的载荷可称为屈曲载荷、临界载荷、压屈载荷或平衡分枝载荷。

★第二类失稳：结构失稳时，平衡状态不发生质变，也称极值点失稳。

结构失稳时相应的载荷称为极限载荷或压溃载荷。

●跳跃失稳：当载荷达到某值时，结构平衡状态发生一明显的跳跃，突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态。

可归入第二类失稳。

★结构弹性稳定分析= 第一类稳定问题ANSYS 特征值屈曲分析（Buckling Analysis）。

★第二类稳定问题ANSYS 结构静力非线性分析，无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次求得，即“全过程分析”。

这里介绍ANSYS 特征值屈曲分析的相关技术。

在本章中如无特殊说明，单独使用的“屈曲分析”均指“特征值屈曲分析”。

7.1 特征值屈曲分析的步骤①创建模型②获得静力解③获得特征值屈曲解④查看结果一、创建模型注意三点：⑴仅考虑线性行为。

若定义了非线性单元将按线性单元处理。

刚度计算基于初始状态（静力分析后的刚度），并在后续计算中保持不变。

⑵必须定义材料的弹性模量或某种形式的刚度。

非线性性质即便定义了也将被忽略。

⑶单元网格密度对屈曲载荷系数影响很大。

例如采用结构自然节点划分时（一个构件仅划分一个单元）可能产生100% 的误差甚至出现错误结果，尤其对高阶屈曲模态的误差可能更大，其原因与形成单元应力刚度矩阵有关。

经验表明，仅关注第1 阶屈曲模态及其屈曲载荷系数时，每个自然杆应不少于 3 个单元。

ansys模仿地基开挖的竖向弹性地基梁的方法

运用ANSYS模拟多撑式深基坑开挖的研究王一鸣张小平（南京航空航天大学土木工程学院，江苏南京，210016）摘要：以竖向弹性地基梁理论为基础，以ANSYS为平台，采用APDL语言建立了多撑式深基坑开挖的计算模型。

将其应用于上海丽晶苑大厦基坑支护结构的计算，取得了满意的结果。

同时以此工程为原型，对该模型的主要影响因素进行了分析,提出要对墙背土压力进行修正，以进一步完善该模型。

关键词：弹性地基梁ANSYS深基坑土压力中国分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：The research of the application of ANSYS in emulation of the excavation of deep foundation pits with multiple bracesWang Yiming Zhang Xiaopin(School of Civil Engineering, Nan Jing University of Aeronautics and Astronautics, 210016, China ) Abstract:With the theory of beams on elastic foundation for foundation, using ANSYS system, an approach of using finite element method for simulation the behavior of deep excavation pit with multiple knightheads is presented in this paper. This technique is applied to design the deep excavation work of the LiJingyuan mansion of Shanghai, and the perfect reliability and the high efficiency are proved by the design results. What’s more ,through the analysis of this work , the factors that have important influence to the calculation results are studied, and Put forward that the earth pressure behind the pile should be modified to perfect that model. Key words:beams on elastic foundation,ANSYS, deep foundation pit, Earth pressure前言对于多撑式地下连续墙的内力计算分析，在计算机普及之前，以日本工程界提出的“山肩邦男法”、“弹性法”、“弹塑性法”等解析法为主。

ANSYS简单框架问题及梁板

01简单框架问题及梁板复合计算(ANSYS)ANSYS 9.0版本启动的时候首先出现如下图所示的对话框，其中第一页提示用户选择需要的ANSYS功能模块，用户需要根据其购买的ANSYS模块和计算的问题内容来选择。

选择功能模块选择启动对话框的第二个页面，这里ANSYS提示用户给出操作所在的文件夹以及相应的任务名称。

而后ANSYS的计算过程及结果都存放在该文件夹中，一般都以任务命作为文件名，以扩展名表示文件的类型。

例如，在本次分析中，任务名为Case01，那么ANSYS的计算结果，一般会以Case01.rst文件的形式存放在D:\AnsysWork\Book\case01\文件夹中文件夹及任务名称以上设置好后点击“Run”按钮，就进入ANSYS的主操作界面，ANSYS操作界面主要包括以下4部分：(1)ANSYS窗口顶部菜单，提供一些常用功能开关选项；(2)ANSYS窗口顶部工具栏，提供一些常用功能件，比如打开文件、保存文件等；(3)在工具栏右侧为命令输入栏，ANSYS的所有操作都可以通过输入一定格式的命令来完成，ANSYS称其这套命令体系为APDL语言；(4)ANSYS窗口中央左侧为ANSYS的主菜单，ANSYS图形界面分析（GUI）的大部分功能都由这部分菜单完成。

主菜单中最常用的几个模块为前处理模块（Preprocessor），求解模块（Solution），通用后处理模块（General Postproc）和时程后处理模块（TimeHist Postproc）；(5)ANSYS窗口中央右侧为ANSYS的显示窗口，GUI界面的各种操作和结果都在该窗口显示顶部菜单顶部工具栏命令输入栏主菜单显示窗口首先要选择分析所用的单元类型。

在本次分析中，我们将用到在土木工程中最常用的两种单元：三维梁单元Beam 188 和三维壳单元 Shell 63。

一般结构中梁柱可以用梁单元模拟，而剪力墙和楼板则可以用壳单元模拟。

ANSYS分析钢筋混凝土结构技巧及实例详解

0 前言利用ANSYS分析钢筋混凝土结构时，其有限元模型主要有分离式和整体式两种模型。

这里结合钢筋混凝土材料的工作特性，从模型建立到非线性计算再到结果分析的全过程讲述了利用ANSYS进行钢筋混凝土结构分析的方法与技巧，并以钢筋混凝土简支梁为例，采用分离式有限元模型，说明其具体应用。

1 单元选取与材料性质1. 1 混凝土单元ANSYS中提供了上百种计算单元类型,其中Solid65单元是专门用于模拟混凝土材料的三维实体单元。

该单元是八节点六面体单元,每个节点具有三个方向的自由度( UX , UY , UZ) 。

在普通八节点线弹性单元Solid45 的基础上,该单元增加了针对于混凝土的材性参数和组合式钢筋模型,可以综合考虑包括塑性和徐变引起的材料非线性、大位移引起的几何非线性、混凝土开裂和压碎引起的非线性等多种混凝土的材料特性。

使用Solid65 单元时,一般需要为其提供如下数据:1)、实常数(Real Constants) :定义弥散在混凝土中的最多三种钢筋的材料属性,配筋率和配筋角度。

对于墙板等配筋较密集且均匀的构件,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。

如果采用分离式配筋,那么此处则不需要填写钢筋实常数。

2)、材料模型(Material Model) :在输入钢筋和混凝土的非线性材料属性之前,首先必须定义钢筋和混凝土材料在线弹性阶段分析所需的基本材料信息,如:弹性模量,泊松比和密度。

3)、数据表(Data Table) :利用数据表进一步定义钢筋和混凝土的本构关系。

对于钢筋材料,一般只需要给定一个应力应变关系的数据表就可以了,譬如双折线等强硬化(bilinear isotropic hardening)或随动硬化模型( kinematic hardening plasticity)等。

而对于混凝土模型,除需要定义混凝土的本构关系外,还需要定义混凝土材料的破坏准则。

在ANSYS中,常用于定义混凝土本构关系的模型有:1)多线性等效强化模型(Multilinear isotropic hardening plas2ticity ,MISO模型)，MISO模型可包括20条不同温度曲线，每条曲线可以有最多100个不同的应力-应变点;2)多线性随动强化模型(Multilinear kinematic hardening plas2ticity ,MKIN 模型)，MKIN 模型最多允许5个应力-应变数据点;3)Drucker2Prager plasticity(DP)模型。

ANSYS基坑弹性地基梁全程序即详解

(/ =20kPa/prep7L1=30 !设置变量L2=30h=-25K, 1,0, 0, 0,K, 2, L1, 0, 0,K, 3, L1, L2, 0,K, 4, 0, L2, 0,KWPAVE, 1 !将工作平面原点定义在1号点RECTNG, 0, L1, 0, L2,wpro, , -90, !将工作平面绕X轴Z到Y方向90度RECTNG, 0, L1, 0, -h,KWPAVE, 4 !将工作平面原点定义在4号点RECTNG, 0, L1, 0, -h,wpro, , ,90 !将工作平面绕y轴x到z方向90度RECTNG, 0, L2, 0, -h,KWPAVE, 3 !将工作平面原点定义在3号点RECTNG, 0, L2, 0, -h,AGLUE, all !粘结所有面ALLS NUMCMP , ALL! 直接生成节点 *D0, i, 1, L1-1 CSYS, 0!激活默认笛卡尔坐标系ET, 1, SHELL43元） !ET ，ITYPE ，Ename ，KOPT1，~，KOPT6 ，INOPR （定义单ET, 2, COMBIN14!K0PT1〜K0PT6为元素特性编码!shell43 4 节点塑性大应变单元 !C0MBIN14弹簧 -阻尼器 Spring-Damper MPTEMP,,,,,,,,! 删除系统中已存在的温度表 MPTEMP, 1, 0! 定义一个温度表 MPDATA, EX, 1, , 2.4E10! 指定与温度相应的材料性能数据弹性模量MPDATA, PRXY , 1, , 0.15!主泊松比 ESIZE, 1, 0!指定单元边长 AMESH, ALL! 划分面生成面单元 NSEL, S, L0C, Z, 0ESLN, SNSEL, S, L0C, Z, -1ESLN, UCM, STRUT, ELEMallsCMSEL, U, STRUTCM, WALL, ELEM! 选择一组节点子集创建新集 ! 选择已选节点上的单元选择 z 坐标值为 -1 的 --- ! 从已选集中删除此时剩下只支撑板 ! 将选择集命名 STRUT 生成元件 !all sel 全选 ! 去除 STRUT 元件 ! 将选择集命名 wall 生成元件 NSEL, S, L0C, X, 0.1, L1-0.1NPL0TNSEL, R, L0C, Y, 0ESLN, SNSEL, S, L0C, Y, 1ESLN, UENSYM, , , , ALLNSEL, S, L0C, Y, 0.1, L2-0.1NPL0TNSEL, R, L0C, X, 0ESLN, SNSEL, S, L0C, X, 1ESLN, UENSYM , , , , ALL ! 选择一组节点子集创建新集 ! 显示节点 ! 从当前集选择一组节点子集 ! 从已选集中选择 ! 从当前集选择一组节点子集 ! 从已选集中删除 ! 反转壳单元法线方向 ! 选择一组节点子集创建新集 ! 显示节点 ! 从当前集选择一组节点子集 ! 从已选集中选择 ! 从当前集选择一组节点子集! 从已选集中删除! 反转壳单元法线方向 ! 所有实体进行重新编号从1 到 29进行循环N, 100000+2*i-1, i, 0, -1 N, 100000+2*i, i, 2.5, -1 *enddo ! 节点编号后面为坐标! 节点编号后面为坐标*DO, i, 1, L1-1 ! 从1到29进行循环!Modeling>Creat>Elements>Elem AttributesTYPE, 2MAT , 1REAL, 0 ESYS, 0!设置单元类型属性指示器!MP 命令中的MAT 即材料性能! 材料实常数!材料坐标系统属性指示器EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i ! 根据给定的单元号和节点号生成单元*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L1-1CSYS, 0N, 100000+2*i-1, i, L2, -1 N, 100000+2*i, i, L2-2.5, *enddo ! 激活默认笛卡尔坐标系1*DO, i, 1, L1-1TYPE, 2MAT , 1REAL, 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i *enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L2-1CSYS, 0N, 100000+2*i-1, 0, i, -1N, 100000+2*i, 2.5, i, -1 *enddo*DO, i, 1, L2-1TYPE, 2MAT , 1REAL, 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i *enddoNUMCMP , ALL!所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L2-1CSYS, 0N,100000+2*i-1, L1, i, -1N,100000+2*i, L1-2.5, i, -1*enddo*DO, i, 1, L2-1TYPE, 2 $ MA T , 1 $ REAL , 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号 ESEL, S, TYPE, , 2 !选择单元类型号为 2 的单元EGEN, 25, 100000, ALL, , , , , , , , , , -1,ESEL, S, TYPE, , 2 !选择单元类型号为 2 的单元CM, SPRING , ELEM ! 生成一个叫 SPRING 由单元组成的元件! 从当前集选择一组节点子集深度-1 以下 !从已选集中选择 !选择单元类型号为 2 的单元 !单位面积内受的力随深度增加而增加 !对已存在单元进行修改R, 101, 0.6, 0.6, 0.6, 0.6, ,R, 102, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, ,CMSEL, S, W ALLALLSALLSEL, ALLNUMMRG , NODE, 0.01, 0.01, LOWNUMCMP , ALL!选择所有实体 ! 节点合并距离小于 0.01 则同保留编 !所有实体进行重新编号底的点 *DO, i, 1, 25NSEL, S, LOC, Z, -1*iESLN, SNSEL, R, TYPE, , 2R, i, m1*i*b*h, , , EMODIF, ALL, REAL, i, *enddo !识别号 +实常数EMODIF, ALL, REAL, 101, CMSEL, S, STRUT EMODIF, ALL, REAL, 102, !将实常数101 组赋给墙! 赋值给支撑NSEL, S, LOC, Z-25D, ALL, , , , , , UZ, , , , ,!约束墙底竖向位移CMSEL, S, SPRING NSLE, SCMSEL, S, W ALL NSLE, UD, ALL, , , , , , ALL, , , , ,!选择土弹簧单元!以下命令从已选弹簧集合中选! 在已选集中选墙单元! 从集合中删除刚选择的单元，即与墙有关的单元!约束土弹簧单元端点的所有位移ALLS SAVE/SOLUALLSANTYPE, STA TIC, NEW NROPT, FULL*AFUN, DEGQ=2.0E4GAMA1=0.9E4FAI1=20C1=10e3m1=1500e3b=1h=1! 分析模式静力!指定计算模式! 指定角度单位为度!Q 为超载!浮重度! 内摩擦角!粘聚力!比例系数!单元宽度!墙体单元高度! 无支撑开挖1m 坑内水位-1.0 坑外0NSEL, S, LOC, Z, 0, -0.9 ESLN, SCMSEL, R, wall NSLE, S!0 到0.9 的位置即开挖面以上!以下命令在当前集里选择! 在当前集选wll 单元!以下命令在当前集里选择*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , , !墙最浅节点处的位置*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , , ! 墙最深节点处的位置LOCZ1=abs (ZMAX) ! 取绝对值LOCZ2=abs (ZMIN)KA= (TAN(45.0 - FAI1/2))**2 !主动土压力系数!采用水土分算PA1=(Q + GAMA1*LOCZ1)*KA-2.0*C1*SQRT(KA) !最深主动土压力公式* IF , PA1, LT, 0, THENPA1=0!去除小于零值的可能ENDIFPA2=10*1E3*LOCZ1PA=PA1+PA2SA1=(Q+GAMA1*LOCZ2)*KA-2*C1*SQRT(KA) SA2=10*1E3*LOCZ2WA=SA2SA=SA1+SA2pressure=SASLZER=ZMAXSLOPE=(SA-PA)/(LOCZ2-LOCZ1) ! 增长率SFGRAD, PRES, 0,乙SLZER, SLOPE !沿z 方向从-1m 开始的面力减少 SFE, all, 1, PRES, , -PA, , ,! alls! 开挖面以下加载NSEL, S, LOC, Z, -1.1, -24.9ESLN, SGMSEL, R, wallNSLE, S*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,SLZER=ZMAXSLOPE=0SFGRAD, PRES, O, z, SLZER, SLOPESFE, all, 1, PRES, , -pressure, , ,! alls ! 将集合扩大到全集cmsel, S, strut! 选择内支撑全部杀死EKILL, ALLallsNSEL, S, LOC, Z, 0.1, -1.1ESLN, SESEL, R, TYPE, , 2 !选择单元类型号为 2 的单元EKILL, ALL*do, i, 2, 25 z=i-1 !开挖了 1m 要在被动区减去相应的土压力 !水压力计算 ! 总应力R, i, K, , , *enddoTIME, 1 alls solve! 载荷步1NSEL, S, LOC, Z, 0, -4.9ESLN, SCMSEL, R, wallNSLE, S*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,LOCZ1=abs (ZMAX)LOCZ2=abs (ZMIN)KA= (TAN(45.0 - FAI1/2))**2PA1=(Q + GAMA1*LOCZ1)*KA-2.0*C1*SQRT(KA)* IF , PA1, LT, 0, THENPA1=0 *ENDIFPA2=10*1E3*LOCZ1PA=PA1+PA2SA1=(Q+GAMA1*LOCZ2)*KA-2*C1*SQRT(KA)SA2=10*1E3*LOCZ2WA=SA2SA=SA1+SA2 pressure=SA SLZER=ZMAXSLOPE=(SA-PA)/(LOCZ2-LOCZ1) SFGRAD, PRES, 0, z, SLZER, SLOPE SFE, all, 1, PRES, , -PA, , , allsNSEL, S, LOC, Z, -5.1, -24.9ESLN, SGMSEL, R, wall*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,SLZER=ZMAXSLOPE=0SFGRAD, PRES, O, z, SLZER, SLOPESFE, all, 1, PRES, , -pressure, , ,allscmsel, s, strutealive, ALLallsNSEL, S, LOC, Z, 0.1, -5.1ESLN, S2 的单元ESEL, R, TYPE, , 2 !选择单元类型号为EKILL, ALL*do, i, 6, 25z=i-5K=m1*z*b*hR, i, K, , ,*enddoTIME, 2allssolve。

钢筋混凝土梁ansys分析附命令流

钢筋混凝⼟梁ansys分析附命令流钢筋混凝⼟⾮线性分析2015⼤作业上海交通⼤学陈明1、参数选择梁的截⾯宽度为200mm，上部配置2Φ8受压筋，混凝⼟的净保护层厚度为25 mm（从纵向钢筋外边缘算起），箍筋两端区采⽤8@100的双肢箍，中间区取8@200 双肢箍1）梁的截⾯⾼度选300mm；2）两加载间的距离选1000mm；3）混凝⼟选C30；4）纵向受拉钢筋配筋选218；2、描述选⽤的有限元模型及单元的特点采⽤ansys软件进⾏模拟计算，钢筋混凝⼟模型采⽤分离式模型，不考虑钢筋与混凝⼟之间的相对滑移。

混凝⼟采⽤solid65单元模拟，solid65⽤于模拟三维有钢筋或⽆钢筋的混凝⼟模型。

该单元能够计算拉裂和压碎。

在混凝⼟应⽤中，该单元的实体功能可以⽤于建⽴混凝⼟模型，同时，还可⽤加筋功能建⽴钢筋混凝⼟模型。

另外，该单元还可以应⽤于加强复合物和地质材料。

该单元由⼋个节点定义，每个节点有三个⾃由度:节点坐标系的x，y，z⽅向的平动。

⾄多可以定义三种不同规格的钢筋。

钢筋单元采⽤link180单元模拟，link180是⼀个适⽤于各类⼯程应⽤的三维杆单元。

根据具体情况，该单元可以被看作桁架单元、索单元、链杆单元或弹簧单元等等。

本单元是⼀个轴向拉伸⼀压缩单元，每个节点有三个⾃由度:节点坐标系的x，y，z⽅向的平动。

本单元是⼀种顶端铰接结构，不考虑单元弯曲。

本单元具有塑性、蠕变、旋转、⼤变形和⼤应变功能。

缺省时，当考虑⼤变形时任何分析中LINK180单元都包括应⼒刚化选项。

3、描述选⽤的混凝⼟与钢筋粘结滑移本构关系的具体形式、参数等。

钢筋的应⼒应变关系曲线考虑到极限塑性应变最⼤值为0.01,钢筋本构模型采⽤多线性模型kinh，初始弹性模量为Es=200000Mpa，强化系数为0.001。

混凝⼟的应⼒应变关系曲线混凝⼟选⽤各向同性的miso模型，当计⼊下降端时，程序报错，所以只取了前⾯的上升段，⽤5段折线模拟混凝⼟应⼒应变曲线。

AnsysWorkbench工程实例之——梁单元静力学分析

AnsysWorkbench工程实例之——梁单元静力学分析本文可能是您能在网络上搜索到的关于Ansys Workbench梁单元介绍最详细全面的文章之一。

梁单元常用于简化长宽比超过10的梁与杆模型，比如建筑桁架、桥梁、螺栓、杠杆等。

Workbench中的梁单元有Beam188（默认）与Beam189两种，Beam188无中节点，Beam189有中节点。

在全局网格设置下，梁单元的中节点设置Element MIdside Nodes默认为dropped(无中节点），即默认使用Beam188单元，如果改为kept(有中节点)，则将改变为Beam189单元。

类型单元形状中节点自由度形函数Beam188 3D梁无 6 线性Beam189 3D梁有 6 二次Beam188Beam1891 梁单元分析概要1.1 建模与模型导入线框模型可在DM中创建，也可导入stp/igs等模型。

以下分别介绍通过DM创建与通过CAD软件创建导入过程。

1.1.1 梁线体的创建方法1，简单的线体模型可以在DM中创建，一般在XY平面绘制草图或点，再通过Concept——Lines From Sketches、Lines From Points或3D Curve等创建。

区别在于Lines From Sketches是提取草图所有的线条，如果线条是相连接的，提取的结果为一个线几何体。

Lines From Points或3D Curve用于将草图的点（可以是草图线条的端点）连接成为线体，结合Add Frozen选项，可以创建多个线几何体。

操作3次后多个线条可以通过From New Part功能组合为一个几何体，组合后两条线共节点，相当于焊接在一起。

选中后右击方法2，通过CAD软件创建后导入。

如果读者使用的是creo建模，可在草图中创建点，退出草图后选择基准——曲线——通过点的曲线。

操作3次后输出时需要注意，可另存为stp或igs格式，在输出对话框中必须勾选基准曲线和点选项。

手把手教你学ansys--钢筋混凝土梁

⼿把⼿教你学ansys--钢筋混凝⼟梁⼤家好，我是⽔哥。

⽔哥ansys使⽤经验三年多，既做过重⼤科研项⽬，也做过许多实际项⽬，对ansys的使⽤有⼀定的⼼得体会，本着分享经验的精神，今⽇以⼀个钢筋混凝⼟梁的建模求解过程来简单说明ansys的基本操作步骤。

（我的ansys14.0）总的说来，⽆论⼩项⽬还是⼤项⽬，总体过程⽆⾮定义单元、定义材料、物理模型、有限元模型、加载、约束、求解、查看这⼏个过程，和我们⼯程类的设计软件例如PKPM、SAP2000等基本过程都差不多，只不过最⼤的区别在于ansys的建模实在是蛋疼了⼀些。

废话不多说，以下⾯的⼀根悬臂钢筋混凝⼟梁来教新⼿如何快速进⼊ansys 的⼤堂，每⼀步都有GUI操作，完了之后会有相应部分的命令流，这⾥多说⼀句，⼀个ansys的使⽤⾼⼿必然是⼀个精通apdl编程的能⼿，所以我建议新⼿在学习的时候最好以apdl⼊⼿，GUI操作辅助，这样在学习的时候能节省⼤量时间，⽽不会浪费在GUI毫⽆意义的重复操作上。

此题如下：悬臂梁如下，梁宽200mm，梁顶有两根直径为16的钢筋，钢筋中⼼距梁边的距离为40mm，在梁端附近受集中⼒P=100KN的作⽤.要求对此悬臂梁进⾏完全线弹性分析，结果要显⽰主应⼒迹线。

材料参数：混凝⼟弹性模量为3000MPa,钢筋的弹性模量取200GPa，不考虑材料⾃重。

（建模时注意单位的协调性）⼀、题⽬解读与材料单元定义注意此题要求进⾏完全线弹性分析，此话的意义在于我们可以⽤除solid65 以外的其他实体单元。

在ansys单元中，solid65是专门⽤于模拟钢筋混凝⼟构件的单元，但⽤此单元模拟时，⼀般是需要考虑材料的⾮线性，也即是多⽤于构件的⾮线性分析，并且需要材料的本构模型。

此题要求我们做弹性分析，我们可以⽤link8单元模拟钢筋，⽤solid45单元模拟混凝⼟，注意⾼版本的ansys已经将许多低阶单元合并掉了，以ansys14为例，在link单元中只有180，⽽低阶的link8、link10等已被合并。

ANSYS基坑弹性地基梁全程序即详解6页word文档

/prep7L1=30 !设置变量L2=30h=-25K, 1, 0, 0, 0,K, 2, L1, 0, 0,K, 3, L1, L2, 0,K, 4, 0, L2, 0,KWPA VE, 1 !将工作平面原点定义在1号点RECTNG, 0, L1, 0, L2,wpro, , -90, !将工作平面绕X轴Z到Y方向90度RECTNG, 0, L1, 0, -h,KWPA VE, 4 !将工作平面原点定义在4号点RECTNG, 0, L1, 0, -h,wpro, , ,90 !将工作平面绕y轴x到z方向90度RECTNG, 0, L2, 0, -h,KWPA VE, 3 !将工作平面原点定义在3号点RECTNG, 0, L2, 0, -h,AGLUE, all !粘结所有面ET, 1, SHELL43 !ET，ITYPE，Ename，KOPT1，~，KOPT6，INOPR（定义单元）!KOPT1～KOPT6为元素特性编码!shell43 4 节点塑性大应变单元ET, 2, COMBIN14 !COMBIN14弹簧-阻尼器Spring-Damper MPTEMP,,,,,,,, !删除系统中已存在的温度表MPTEMP, 1, 0 !定义一个温度表MPDATA, EX, 1, , 2.4E10 !指定与温度相应的材料性能数据弹性模量MPDATA, PRXY, 1, , 0.15 !主泊松比ESIZE, 1, 0 !指定单元边长AMESH, ALL !划分面生成面单元NSEL, S, LOC, Z, 0 !选择一组节点子集创建新集ESLN, S !选择已选节点上的单元NSEL, S, LOC, Z, -1 !选择z坐标值为-1的---ESLN, U !从已选集中删除此时剩下只支撑板CM, STRUT, ELEM !将选择集命名STRUT生成元件alls !all sel 全选CMSEL, U, STRUT !去除STRUT元件CM, W ALL, ELEM !将选择集命名wall生成元件NSEL, S, LOC, X, 0.1, L1-0.1 !选择一组节点子集创建新集NPLOT !显示节点NSEL, R, LOC, Y, 0 !从当前集选择一组节点子集ESLN, S !从已选集中选择NSEL, S, LOC, Y, 1 !从当前集选择一组节点子集ESLN, U !从已选集中删除ENSYM, , , , ALL !反转壳单元法线方向NSEL, S, LOC, Y, 0.1, L2-0.1 !选择一组节点子集创建新集NPLOT !显示节点NSEL, R, LOC, X, 0 !从当前集选择一组节点子集ESLN, S !从已选集中选择NSEL, S, LOC, X, 1 !从当前集选择一组节点子集ESLN, U !从已选集中删除ENSYM , , , , ALL !反转壳单元法线方向ALLSNUMCMP, ALL !所有实体进行重新编号!直接生成节点*DO, i, 1, L1-1 ! 从1到29进行循环CSYS, 0 !激活默认笛卡尔坐标系N, 100000+2*i-1, i, 0, -1 ! 节点编号后面为坐标N, 100000+2*i, i, 2.5, -1 ! 节点编号后面为坐标*enddo*DO, i, 1, L1-1 ! 从1到29进行循环!Modeling>Creat>Elements>Elem AttributesTYPE, 2 !设置单元类型属性指示器MAT , 1 !MP命令中的MA T即材料性能REAL, 0 !材料实常数ESYS, 0 !材料坐标系统属性指示器EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i !根据给定的单元号和节点号生成单元*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L1-1CSYS, 0 !激活默认笛卡尔坐标系N, 100000+2*i-1, i, L2, -1N, 100000+2*i, i, L2-2.5, -1*enddo*DO, i, 1, L1-1TYPE, 2MAT , 1REAL, 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L2-1CSYS, 0N, 100000+2*i-1, 0, i, -1N, 100000+2*i, 2.5, i, -1*enddo*DO, i, 1, L2-1TYPE, 2MAT , 1REAL, 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L2-1CSYS, 0N,100000+2*i-1, L1, i, -1N,100000+2*i, L1-2.5, i, -1*enddo*DO, i, 1, L2-1TYPE, 2 $ MAT , 1 $ REAL , 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号ESEL, S, TYPE, , 2 !选择单元类型号为2的单元EGEN, 25, 100000, ALL, , , , , , , , , , -1,ESEL, S, TYPE, , 2 !选择单元类型号为2的单元CM, SPRING, ELEM !生成一个叫SPRING由单元组成的元件ALLSALLSEL, ALL !选择所有实体NUMMRG, NODE, 0.01, 0.01, LOW !节点合并距离小于0.01则同保留编号底的点NUMCMP, ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, 25NSEL, S, LOC, Z, -1*i !从当前集选择一组节点子集深度-1以下ESLN, S !从已选集中选择NSEL, R, TYPE, , 2 !选择单元类型号为2的单元R, i, m1*i*b*h, , , !单位面积内受的力随深度增加而增加EMODIF, ALL, REAL, i, !对已存在单元进行修改*enddoR, 101, 0.6, 0.6, 0.6, 0.6, , !识别号+实常数R, 102, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, ,CMSEL, S, WALLEMODIF, ALL, REAL, 101, !将实常数101组赋给墙CMSEL, S, STRUTEMODIF, ALL, REAL, 102, !赋值给支撑NSEL, S, LOC, Z-25 !约束墙底竖向位移D, ALL, , , , , , UZ, , , , ,CMSEL, S, SPRING !选择土弹簧单元NSLE, S !以下命令从已选弹簧集合中选CMSEL, S, WALL !在已选集中选墙单元NSLE, U !从集合中删除刚选择的单元，即与墙有关的单元D, ALL, , , , , , ALL, , , , , !约束土弹簧单元端点的所有位移ALLSSA VE/SOLUALLSANTYPE, STATIC, NEW !分析模式静力NROPT, FULL !指定计算模式*AFUN, DEG !指定角度单位为度Q=2.0E4 !Q为超载GAMA1=0.9E4 !浮重度FAI1=20 !内摩擦角C1=10e3 !粘聚力m1=1500e3 !比例系数b=1 !单元宽度h=1 !墙体单元高度!无支撑开挖1m 坑内水位-1.0 坑外0NSEL, S, LOC, Z, 0, -0.9 !0到0.9的位置即开挖面以上ESLN, S !以下命令在当前集里选择CMSEL, R, wall !在当前集选wll 单元NSLE, S !以下命令在当前集里选择*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , , !墙最浅节点处的位置*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , , !墙最深节点处的位置LOCZ1=abs (ZMAX) !取绝对值LOCZ2=abs (ZMIN)KA= (TAN(45.0 - FAI1/2))**2 !主动土压力系数!采用水土分算PA1=(Q + GAMA1*LOCZ1)*KA-2.0*C1*SQRT(KA) !最深主动土压力公式* IF , PA1, LT, 0, THEN !去除小于零值的可能PA1=0*ENDIFPA2=10*1E3*LOCZ1 !水压力计算PA=PA1+PA2 !总应力SA1=(Q+GAMA1*LOCZ2)*KA-2*C1*SQRT(KA)SA2=10*1E3*LOCZ2WA=SA2SA=SA1+SA2pressure=SASLZER=ZMAXSLOPE=(SA-PA)/(LOCZ2-LOCZ1) !增长率SFGRAD, PRES, 0, z, SLZER, SLOPE !沿z方向从-1m开始的面力减少SFE, all, 1, PRES, , -PA, , , !alls!开挖面以下加载NSEL, S, LOC, Z, -1.1, -24.9ESLN, SGMSEL, R, wallNSLE, S*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,SLZER=ZMAXSLOPE=0SFGRAD, PRES, O, z, SLZER, SLOPESFE, all, 1, PRES, , -pressure, , , !alls !将集合扩大到全集cmsel, S, strut !选择内支撑全部杀死EKILL, ALLallsNSEL, S, LOC, Z, 0.1, -1.1ESLN, SESEL, R, TYPE, , 2 !选择单元类型号为2的单元EKILL, ALL*do, i, 2, 25z=i-1 !开挖了1m 要在被动区减去相应的土压力K=m1*z*b*hR, i, K, , ,*enddoTIME, 1 !载荷步1allssolveNSEL, S, LOC, Z, 0, -4.9ESLN, SCMSEL, R, wallNSLE, S*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,LOCZ1=abs (ZMAX)LOCZ2=abs (ZMIN)KA= (TAN(45.0 - FAI1/2))**2PA1=(Q + GAMA1*LOCZ1)*KA-2.0*C1*SQRT(KA)* IF , PA1, LT, 0, THENPA1=0*ENDIFPA2=10*1E3*LOCZ1PA=PA1+PA2SA1=(Q+GAMA1*LOCZ2)*KA-2*C1*SQRT(KA)SA2=10*1E3*LOCZ2WA=SA2SA=SA1+SA2pressure=SASLZER=ZMAXSLOPE=(SA-PA)/(LOCZ2-LOCZ1)SFGRAD, PRES, 0, z, SLZER, SLOPESFE, all, 1, PRES, , -PA, , ,allsNSEL, S, LOC, Z, -5.1, -24.9ESLN, SGMSEL, R, wallNSLE, S*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,SLZER=ZMAXSLOPE=0SFGRAD, PRES, O, z, SLZER, SLOPESFE, all, 1, PRES, , -pressure, , ,allscmsel, s, strutealive, ALLallsNSEL, S, LOC, Z, 0.1, -5.1ESLN, SESEL, R, TYPE, , 2 !选择单元类型号为2的单元EKILL, ALL*do, i, 6, 25z=i-5K=m1*z*b*hR, i, K, , ,*enddoTIME, 2allssolve。

10-1 弹性地基梁的解析方法

2. 弹性地基梁法弹性地基梁内力计算：基床系数法和半无限弹性体法。

基床系数法：采用文克勒（Winkler）地基模型，地基由许多互不联系的弹簧所组成，某点的地基沉降仅由该点上作用的压力所产生。

通过求解弹性地基梁的挠曲微分方程，可求出基础梁的内力。

半无限弹性体法：假定地基为半无限弹性体，将柱下条形基础看作放在半无限弹性体表面上的梁，而基础梁在荷载作用下，满足一般的挠曲微分方程。

应用弹性理论求解基本挠曲微分方程，并引入基础与半无限弹性体满足变形协调的条件及基础的边界条件，求出基础的位移和基底压力，进而求出基础的内力。

半无限弹性体法的求解一般采用有限单元法等数值方法。

，根据微分梁单元力的平衡，则：∑Y＝M x w EI -=22d d 由材料力学知，梁的挠曲微分方程为：或2244d d d d xM x w EI -=根据截面剪力与弯矩的相互关系，即则：x x M d dQ d d 22=q bp x w EI +-=44d d q bkw x w EI =+44d d 引入文克勒地基模型及地基沉降s 与基础梁的挠曲变形协调条件，可得：。

w s =kw ks p ==代入上式，可得文克勒地基上梁的挠曲微分方程为：当梁上的分布荷载q =0时，梁的挠曲微分方程变为齐次方程：0d d 44=+bkw x w EI令，称为梁的柔度指标，其单位为(长度)-1。

的倒数值称为特征长度，值愈大，梁对地基的相对刚度愈大。

44EI kb =λλλλ1λ104d d 444=+w x w λ该微分方程的通解为)sin cos ()sin cos (4321x C x C e x C x C e w x x λλλλλλ+++=-于是，梁的挠曲微分方程可进一步写成如下形式：式中C 1、C 2、C 3、C 4为待定参数，根据荷载及边界条件定；为无量纲量，当x ＝L (L 为基础长度)，称为柔性指数，它反映了相对刚度对内力分布的影响。

弹性地基梁的计算

弹性地基梁的计算弹性地基梁是一种结构，其特点是梁体与地基之间存在一定的弹性变形能力。

这种结构通常用于承受复杂荷载，且地基土质较差或变化较大的场合。

弹性地基梁的设计计算主要涉及梁体的承载力和变形能力以及地基的变形和承载能力等方面。

首先，需要确定梁体的形状和尺寸。

在弹性地基梁设计中，通常采用矩形和T型梁等形状。

根据梁体所受荷载和跨度的大小，确定梁体的宽度和高度等尺寸。

接下来，计算梁体的弯曲和剪切应力。

根据梁体所受的荷载和跨度，可以通过梁体的弯矩和剪力计算出梁体的弯曲和剪切应力。

如果梁体所受的荷载较大或形状较复杂，还需要考虑二阶效应和变形计算等。

然后，需要确定地基的变形和承载能力。

地基的变形和承载能力是弹性地基梁设计的重要参数。

通常通过地基的压缩模量、剪切模量和弯曲模量等参数来计算地基的变形和承载能力。

最后，需要计算梁体和地基的相互作用。

由于梁体与地基之间存在一定的弹性变形能力，因此在计算梁体和地基的相互作用时需要考虑地基的刚度和梁体的刚度等因素。

在进行弹性地基梁的计算时，还需要注意以下几个问题。

首先，需要根据实际情况选择合适的计算方法和理论模型。

例如，可以采用经验公式、解析方法、有限元方法等进行计算。

其次，需要进行合理的假设和简化。

例如，可以假设地基土质为均匀、各向同性等来简化计算。

最后，需要进行合理的验算和控制。

例如，对梁体的弯矩和剪力应力、地基的变形和承载能力等进行验算，以确保结构的安全和稳定。

总之，弹性地基梁的计算是一个复杂而重要的工作。

在计算过程中需要考虑梁体和地基的相互作用以及变形和承载能力等，通过合理的计算方法和理论模型，可以得到合适的梁体形状和尺寸以及地基的变形和承载能力等设计参数，从而保证弹性地基梁的安全和稳定性。

弹性地基梁的计算方法_卢晓莉

弹性地基梁的计算方法＊卢晓莉,李琦(河海大学工程力学系,江苏南京　210098)[摘　要]本文主要介绍的弹性地基上梁的计算方法,计算模拟假定主要分为反力直线假定、基床系数假定、半无限弹性假定.在基床系数假定中主要介绍的是初参数法,通过公式推导求出一般的表达式.在半无限弹性假定中主要介绍的是链杆法,即混合法.[关键词]弹性地基;基床系数假定;半无限弹性假定;初参数法;链杆法(混合法)[中图分类号]T U 471.2[文献标识码]A [文章编号]1004-7077(2008)02-0068-030　引言结构物与地基的连接方式主要取决于地基的条件和荷载的大小这两个方面.如果地基的条件比较好,荷载比较小,可以直接通过墙柱的作用,将荷载传至地基,但是如果地基的条件比较差,荷载比较大,就需要通过设置基础梁,基础梁的作用是把上部结构的重量、荷载等外力比较均匀地传给地基,以免地基承受局部较大的强度而破坏,在大型民用建筑物和水工建筑物经常会碰到这种情况.例如,在松软土壤中建造建筑物由于不能做成单个基础就必须设计成带形基础[1]、交叉基础或整片基础[2].因此,基础梁的作用就是将上层建筑传来的比较集中的力分散到地基上,从而减轻地基所承受的荷载强度.正因为基础梁承受着整个建筑物的重量和外来荷载,所以它的安全度关系着整个建筑物能否正常使用.因此建筑物的设计者对基础梁的研究十分重视,尽力想达到在保证安全的条件下较准确地估算出最少的材料用量.比较正确的计算理论是达到此目的的好途径之一.目前,基础梁的计算理论和计算方法仍在研究之中发展着.1　各种模拟假定的介绍1.1　反力直线假定[3]反力直线法是一种近似的方法,该法假定地基反力是按直线规律分布的,其地基反力图形在对称荷载作用下是矩形的,在偏心荷载作用下是梯形的.由于该假定没有考虑基础和地基变形的一致性,因此不论荷载及其分布情况如何,基础刚度和土壤的力学性质如何都可直接用材料力学的中心或偏心受压公式计算出地基反力,具有计算简单方便的优点.但是由于该方法没有考虑基础梁和地基之间的变形协调,因而其计算结果是不准确的,在设计重要的建筑物时不宜采用,通常只在初步估算或设计不太重要的基础梁的时候使用.1.2　基床系数假定(也称基床系数法)[4]1801年,富斯首先提出每单位长度的基础梁下的总地基反力和地基变形成正比.1867年,捷克人文克尔将其进一步发展为地基每单位面积上所受的压力P 与地基的变形y 成正比,即p=k y ,其中k 成为基床系数,这样该假定的适用范围就扩大到任何基础·68·2008年4月枣庄学院学报A p r .2008第25卷　第2期J O U R N A LO F Z A O Z H U A N GU N I V E R S I T Y V o l .25N O .2＊[收稿日期]2008-02-27[作者简介]卢晓莉(1982-)女,山东威海人,河海大学土木工程学院工程力学系2005级硕士研究生,主要从事计算力学与工程仿真研究.E-m a i l :2115530@163.c o m .梁.在基础系数法中,地基和基础梁遵循变形协调条件,即梁的挠度和地基的变形是一致的,也就是说即使在出现负的地基反力的时候也不会发生分离,这一点在实用上是可行的,因为结构的重量对地基施加了一个初始预压力.该假定还认为地基的变形只发生在基础范围内,基础以外的变形等于零(如图1所示).这显然是不正确的,因为我们知道地基的变形的变化应该是渐变的而不应该是突变的,即使受均布荷载作用,弹性基础各点的沉降也是不均匀的,而是基础中心较大,荷载区域外也不等于零.因此变形不仅仅只发生在地基范围内,也应该发生在基础范围以外.在基床系数法中,用的只是一个,而我们知道不仅与土壤的性质有关,而且也与荷载面积的大小和形状有关,在单位荷载相同的条件下,基床系数随基础底面积的增加而减小,因此,某一种土壤的基床系数不可能是一个常数.因此这种方法虽然适用范围比较广但是我们也应注意到它存在的问题.目前,基于基床系数假定的计算方法主要有初参数法[3]、变截面法[5],链杆法[3]、有限元法[7]、有限差分法[8].图1　文克尔地基的变形F i g .1　t h e d e f o r m a t i o n o f w i n k l e r 's f o u n d a t i o n我们主要介绍一下初参数法:该方法为弹性地基梁的通解,适用于任何梁端边界条件,任何荷载情况,可解决较为复杂的问题.根据文克尔假定[4],弹性地基梁的地基反力与沉降成正比,即p=k y .实际上受荷载的弹性地基梁变形后,除了垂直反力外,还有作用在梁和地基接触面上的水平摩擦力,但因其影响较小,一般不予考虑.图2-1为一受荷载的弹性地基梁的变形情况,现取其中一无穷小的单元,其长度为d x ,假设该单元位于分布荷载q 的b c 段梁上,则作用在该单元上的诸力如图2-2所示.考虑单元的平衡,垂直力总和应为0,即图2-1　弹性地基梁的受力变形图图2-2　无穷小的梁单元 F i g .2-1　t h e d e f o r m a t i o n o f e l a s t i c f o u n d a t i o n F i g .2-2　i n f i n i t e s i m a l b e a me l e m e n tQ-(Q+d Q )+b k y -q d x=0　则d Q /d x=b k y -q(1)引入Q =d M/d x 的关系式,可写成d Q /d x=d 2M/d x 2=b k y -q(2)在材料力学中梁受弯的微分公式E 0J(d 2y /d x 2)=-M (3)将(3)式两次微分得　E 0J (d 4y /d x 4)=-d 2M/d x 2(4)把(2)式和(4)式联立可得E 0J d 4y /d x 4=-d 2M/d x 2(5)(5)式即为弹性地基梁的基本理论方程式,即梁的弹性曲线微分方程.在梁的不受荷载部分,分布荷载q=0,则方程式可化为·69·卢晓莉,李琦　弹性地基梁的计算方法E 0J (d 4y /d x 4)=-b k y (6)则(6)式的一般解可以写成以下形式y=e βx (C 1c o s βx +C 2s i n βx )+e -βx (C 3c o s βx +C 4si n βx )(7)这样我们只要确定C 1,C 2,C 3,C 4就可以求出弹性地基梁的弹性曲线倾角θ,弯矩M ,剪力Q ,以及地基反力p=k y ,而C 1,C 2,C 3,C 4可以利用初参数y 0,M 0,Q 0,θ0通过联立方程组求得.不同情况下,初参数y 0,M 0,Q 0,θ0的取值不同:当梁端为自由端时,y ≠0,θ≠0,M =0,Q =0;当梁为简支端时,y=0,θ≠0,M =0,Q≠0;当梁为固定端时,y=0,θ=0,M≠0,Q≠0;当梁的结构和外荷载作用均为对称时,初参数也可利用对称条件确定并得到简化.1.3　半无限弹性假定[2-3](简称弹性理论法)该假设是由苏联学者普洛克托儿于1919年首先提出文克尔假设的问题后提出的假定.这一计算方法是假定地基是半无限大的连续弹性体,即认为土壤是密实而匀质的弹性物体,应用弹性理论计算地基的沉陷,用材料力学公式计算梁的变形,然后根据接触和平衡条件确定地基的反力.弹性理论的公式推导,都是假定物体是均匀连续的、完全弹性的和各向同性的为前提.对于岩性地基,可以把它看成是连续弹性体,但对于土壤地基来说,土壤是松散的颗粒体,不能承受拉力.它在受压后,变形是由弹性变形和永久变形两部分组成的,并且永久变形大于弹性变形.如果土壤受压过大,它在基础边缘附近的部分会因为产生流动而进入塑性状态.但尽管在土壤和弹性体之间存在着差别,还是可以把土壤地基当作连续体看待.因为,按地基的工作条件,其主要是加载,而不是卸载,通常是受压的.同时,在基础设计中,地基的压力是有限制的,塑性状态只能是在很小的范围内,故可以忽略.基于半无限弹性地基假定的近似解决方法有:多项式法[2]、链杆法、能量法[2]等.2　结论总结上述几种方法来看,每种方法都各有各的优点与缺点,反力直线假定太简单无法满足比较复杂的地基要求,但是在初步估算或设计不太重要的基础梁的时候使用.基床系数假定由于没有考虑地基变形是连续的,具有一定的局限性和不合理性,但是初参数法适用于任何梁端边界条件,任何荷载情况,可解决较为复杂的问题.而半无限地基假定中我们用到的链杆法,就相对比较简单,它综合了有限元法[8]和链杆法的优点,能够解决比较复杂的问题.因此我们在计算的时候要结合条件,选择最为简洁,方便和相对正确的方法进行解答,这就要求我们在日常工作学习中,加以积累和思考.参考文献[1]彭宣茂.软基上多格水池结构计算的半解析法[J ].特种结构,2001,18(2):45-48.[2]黄义,何芳社.弹性地基上的梁、板、壳[M ].北京:科学出版社,2005,20-32.[3]丁大钧,刘忠德.弹性地基梁计算理论和方法[M ].南京工学院出版社,1986,5-13.[4]中国船舶工业总公司第九设计研究院.弹性地基梁及矩形板计算[M ].国防工业出版社,1983,23-53.[5]高屹.浅析弹性地基梁设计模型与计算方法[J ].甘肃科技,2003,3:103-110.[6]李皓月,周田朋,刘相新.A N S Y S 工程计算应用教程[M ].中国铁道出版社,2003,55-68.·70·枣庄学院学报2008年第2期。

ANSYS应用实例：钢筋混凝土简支梁数值模拟

（ii ）纵向钢筋：PIPE20 （iii ）横向箍筋：PIPE202.2 材料性质（i ）、混凝土材料表5-4 混凝土材料的输入参数一览表[16~19]·单轴受压应力-应变曲线（εσ-曲线）在ANSYS ○R程序分析中，需要给出混凝土单轴受压下的应力应变曲线。

在本算例中，混凝土单轴受压下的应力应变采用Sargin 和Saenz 模型[17,18]：221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=c c s c c E E E εεεεεσ （5-30）式中取4'4')108.0028.1(c c c f f -=ε；断面图配筋图断面图配筋图断面图配筋图RCBEAM-01 RCBEAM-02 RCBEAM-03图5-12 各梁FEM模型断面图（a）单元网格图（b）钢筋单元划分图图5-13 算例（一）的FEM模型图2.4 模型求解在ANSYS○R程序中，对于非线性分析，求解步的设置很关键，对计算是否收敛关系很大，对于混凝土非线性有限元分析，在计算时间容许的情况下，较多的求解子步（Substeps）或较小的荷载步和一个非常大的最大子步数更容易导致收敛[2]。

在本算例中，设置了100个子步。

最终本算例收敛成功，在CPU为P41.6G、内存为256MB的微机上计算，耗时约为8小时。

2.5 计算结果及分析2.5.1 荷载—位移曲线图5-14为ANSYS○R程序所得到的各梁的荷载-跨中挠度曲线，从图中可以看出：（i）、梁RCBEAM-01：曲线形状能基本反映钢筋混凝土适筋梁剪切破坏的受力特点，而且荷载-跨中挠度曲线与钢筋混凝土梁的弯剪破坏形态非常类似，即当跨中弯矩最大截面的纵筋屈服后，由于裂缝的开展，压区混凝土的面积逐渐减小，在荷载几乎不增加的情况下，压区混凝土所受的正应力和剪应力还在不断增加，当应力达到混凝土强度极限时，剪切破坏发生，荷载突然降低。

（ii）、梁RCBEAM-02：荷载-跨中挠度曲线与超筋梁的试验荷载-跨中挠度曲线很相似，在荷载达到极限情况下，没有出现屈服平台，而是突然跌落。

ANSYS模态分析实例和详细过程

ANSYS模态分析实例和详细过程ANSYS是一款被广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以进行多种不同类型的分析，包括模态分析。

模态分析是通过对结构进行振动分析，计算得到结构的固有频率、振型和阻尼比等参数，对结构的动力响应进行预测和分析。

本文将介绍ANSYS模态分析的实例和详细过程。

一、模态分析实例假设我们有一个简单的悬臂梁结构，长度为L，横截面面积为A，杨氏模量为E，密度为ρ。

我们想要计算该梁结构的固有频率、振型和阻尼比等参数，以评估其动力特性。

二、模态分析过程1.准备工作在进行模态分析之前，我们需要先准备好结构的有限元模型。

假设我们已经完成了悬臂梁结构的几何建模和网格划分，并且已经定义好了材料属性和约束条件。

2.设置分析类型和求解器打开ANSYS软件，并选择“Structural”工作台。

在“Analysis Settings”对话框中，选择“Modal”作为分析类型。

然后，在“Analysis Type”对话框中选择“Modes”作为解决方案类型。

3.定义求解控制参数在“Analysis Settings”对话框中，点击“Solution”选项卡。

在该选项卡中，我们可以定义求解控制参数，例如计算模态频率的数量、频率范围和频率间隔等。

4.添加约束条件在模态分析中，我们需要定义结构的边界条件。

假设我们对悬臂梁的一端施加固定边界条件，使其不能在该位置发生位移。

我们可以在“Model”工作区中选择相应的表面，然后右键点击并选择“Fixed”。

5.添加载荷在模态分析中，我们通常可以不添加外部载荷。

因为模态分析着重于结构的固有特性，而不是外部激励。

6.定义材料属性在模态分析中，我们需要定义材料的弹性性质。

假设我们已经在材料库中定义了结构所使用的材料，并在“Model”工作区中选择了适当的材料。

7.运行分析完成以上设置后，我们可以点击“Run”按钮开始运行分析。

ANSYS将计算结构的固有频率、振型和阻尼比等参数。

弹性力学及有限元法ANSYS实例演示

图5.1
图5.2
实例——静力学分析位移变形图
X方向位移
Y方向位移
Z方向位移
整体位移
实例——静力学分析受力图
X方向受力
Z方向受力
Y方向受力整体受力
Mises应力图
实例——动力学分析
动力学分析单元的选择
由于实体建模单元数多，计算慢，效率低，所以，这种轴对称模型我们一般用梁单元(beam)和壳单元 (shell)来模拟。这种简化单元具有精度高，运算速度快，效率高的优点。
ANSYS界面介绍
图2 信息输出窗口
APDL简介
ANSYS参数化设计语言(APDL)是一门可用来自动完成有限元常规分析操作或通过参数化变量方式建立分析模型的脚本语言，用建立职能化分析的手段为用户提供自动完成有限元分析过程，即程序的输入可设定为根据制定的函数、变量以及选用的分析类型来做决定，是完成优化设计和自适应网格的最主要的基础。APDL允许复杂的数据输入，使用户实际上对任何设计或分析属性有控制权，如分析模型的尺寸、材料的性能、载荷、边界条件施加的位置和网格的密度等。APDL扩展了传统有限元分析的范围，并扩展了更高级运算包括灵敏度研究、零件库参数化建模、设计修改和设计优化等。
ANSYS界面介绍
(6) 图形窗口：是ANSYS的图形输出区域，一般的交互式图形操作也在此区域进行。
(7) 状态栏：显示当前操作的有关提示。 (8) 输出窗口：如图2所示。输出窗口接受ANSYS软件运
行时所有的文本输出，比如命令的响应、注释、警告、错误以及其他的各种信息。一般情况下，这个窗口隐藏在主窗口后面。
下面我们先简单介绍一下Beam188单元
实例——动力学分析
Beam188单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响。

ansys桩基础算例

1问题描述桩基础是桥梁工程中广泛应用的重要基础形式之一。

如果场地浅层土的承载力低，无法满足桥梁结构对地基变形和承载力的要求时，需要考虑采用柱基础。

此次课程设计模拟了混泥土桩基（摩擦型）在竖向均布荷载作用下的反应。

具体设计资料如下：1.1柱基础假定场地的软弱土层较厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上，桩顶的荷载主要靠桩身与土体之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可以忽略不计。

桩身采用C20混泥土，混泥E=3.2×1010N/m2，混泥土密度2500 KG/m3，混泥土泊松比0.167。

土抗压弹性模量C1.2土体由于桩基对周围土体的影响随着深度和影响半径的增大而逐渐减小，因此土体按照有限E=2.6×108N/m2，土体密度体积来考虑。

假设桩身周围的土体均质，土体的抗压弹性模量C1900 KG/m3，土体的泊松比0.42，桩基与周围土体的摩擦系数取0.2。

1.3荷载状况桥跨上部结构传递下来的荷载简化成竖向均布荷载，直接作用于桩基础顶部，不考虑水平力和弯矩的影响。

竖向均布荷载设计值为50×104Pa。

2单元的选择2.1桩基础混凝土桩基础，采用SOLID45单元。

SOLID45单元是八节点三维实体单元,每一个节点具有三个自由度。

单元的几何形状、结点位置和单元坐标系如图1所示。

该单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力强化以及大变形大应变和模拟各向异性等功能,所以模型中的桩基础混凝土单元采用SOLID45实体单元。

图1 SOLID45单元2.2土体土体单元选择170，土体与桩基的接触单元选择173。

ANSYS中能用于岩土材料的模型只有DP模型。

DP模型是理想弹塑性模型，理想弹塑性即应力达到屈服极限以后，应力不再增大，但是应变会一直增大。

ANSYS中设定DP模型需要输入3个参数，粘聚力，内摩擦角，膨胀角，其中的膨胀角是用来控制体积膨胀的大小的。

在岩土工程中，一般密实的砂土和超强固结土在发生剪切的时候会出现体积膨胀，因为颗粒重新排列了；而一般的砂土或者正常固结的土体，只会发生剪缩。

弹性地基梁法

弹性地基梁法标签：弹性地基梁法计算基础梁上的荷载整体式平底板的平面尺寸远较厚度为大，可视为地基上的受力复杂的一块板。

目前工程实际仍用近似简化计算方法进行强度分析。

一般认为闸墩刚度较大，底板顺水流方向弯曲变形远较垂直水流方向小，假定顺水流方向地基反力呈直线分布，故常在垂直水流方向截取单宽板条进行内力计算。

按照不同的地基情况采用不同的底板应力计算方法。

相对密度Dr ＞0.5的砂土地基或粘性土地基,可采用弹性地基梁法。

相对密度Dr 0.5的砂土地基，因地基松软，底板刚度相对较大，变形容易得到调整，可以采用地基反力沿水流流向呈直线分布、垂直水流流向为均匀分布的反力直线分布法。

对小型水闸，则常采用倒置梁法。

（一）弹性地基梁法该法认为底板和地基都是弹性体，底板变形和地基沉降协调一致，垂直水流方向地基反力不呈均匀分布（图1），据此计算地基反力和底板内力。

此法考虑了底板变形和地基沉降相协调，又计入边荷载的影响，比较合理，但计算比较复杂。

当采用弹性地基梁法分析水闸闸底板应力时，应考虑可压缩土层厚度T 与弹性地基梁半长L ／2之比值的影响。

当L T 2小于0.25时，可按基床系数法（文克尔假定）计算；当LT 2大于2.0时，可按半无限深的弹性地基梁法计算；当2T ／L 为0.25-2.0时，可按有限深的弹性地基梁计算。

弹性地基梁法计算地基反力和底板内力的具体步骤如下：（1）用偏心受压公式计算闸底纵向(顺水流方向)地基反力。

（2）在垂直水流方向截取单宽板条及墩条，计算板条及墩条上的不平衡剪力。

以闸门槽上游边缘为界，将底板分为上、下游两段，分别在两段的中央截取单宽板条及墩条进行分析，如图1（a ）所示。

作用在板条及墩条上的力有：底板自重（q 1）、水重（q 2）、中墩重（G 1/b i ）及缝墩重（G 2/b i ），中墩及缝墩重中（包括其上部结构及设备自重在内），在底板的底面有扬压力（q 3）及地基反力（q 4），见图1（b）所示。

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