简单桁架桥梁ANSYS分析

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P1，

P2和P3，其中P1= P3=5000 N, P2=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m4横截面积m2

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。安全提示：如果聊天中有涉及财产的操作，请一定先核实好友身份。发送验证问题或

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天意11:36:47

(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

hhQÆRRN«•QQ

oomm QM•9NN•}

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: 2.1 9E-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: 1.18 5E-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 win dow)

(5)定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Model s →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 →P icked 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