简单桁架桥梁ANSYS分析 - 图文
更新时间:2023-12-22 00:22:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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\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\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。
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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
hhQ?RRN??QQ
wwwwww..bbzzffxxww..ccoomm 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: 2.19E-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: 1.185E-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 window)
(5)定义材料参数
ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models → 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 → Picked 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
ANSYS Main Menu:Solution → Solve → Current LS → OK (10)结果显示
ANSYS Main Menu:
General Postproc → Plot Results → Deformed shape → Def shape only → OK
(返回到Plot Results)
→ Contour Plot → Nodal Solu → DOF Solution, Y-Component of Displacement
→ OK(显示Y方向位移UY)(见图3-24(a)) 定义线性单元I节点的轴力
ANSYS Main Menu → General Postproc → Element Table → Define Table → Add → Lab:
[bar_I], By sequence num: [SMISC,1] → OK → Close 定义线性单元J节点的轴力
ANSYS Main Menu → General Postproc → Element Table → Define Table → Add → Lab:
[bar_J], By sequence num: [SMISC,1] → OK → Close 画出线性单元的受力图(见图3-24(b))
ANSYS Main Menu → General Postproc → Plot Results → Contour Plot → Line Elem Res →
LabI: [ bar_I], LabJ: [ bar_J], Fact: [1] → OK (11)退出系统
ANSYS Utility Menu:File → Exit → Save Everything → OK
(a)桥梁中部最大挠度值为0.003 374m (b)桥梁中部轴力最大值为25 380N
图3.24桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果
!%%%%% [ANSYS算例]3.4.2(2) %%%%% begin %%%%%%
!------注:命令流中的符号$,可将多行命令流写成一行------
/prep7 !进入前处理 /PLOPTS,DATE,0 !设置不显示日期和时间 !=====设置单元和材料
ET,1,BEAM3 !定义单元类型
R,1,2.19E-3,3.83e-6, , , , , !定义1号实常数用于顶梁侧梁 R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0, !定义2号实常数用于弦杆 R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0, !定义3号实常数用于底梁 MP,EX,1,2.1E11 !定义材料弹性模量 MP,PRXY,1,0.30 !定义材料泊松比 MP,DENS,1,,7800 !定义材料密度 !-----定义几何关键点
K,1,0,0,, $ K,2,4,0,, $ K,3,8,0,, $K,4,12,0,, $K,5,16,0,, $K,6,20,0,, $K,7,24,0,, $K,8,28,0,, $K,9,32,0,, $K,10,4,5.5,,
$K,11,8,5.5,, $K,12,12,5.5,, $K,13,16,5.5,, $K,14,20,5.5,, $K,15,24,5.5,, $K,16,28,5.5,,
!-----通过几何点生成桥底梁的线
L,1,2 $L,2,3 $L,3,4 $L,4,5 $L,5,6 $L,6,7 $L,7,8 $L,8,9 !------生成桥顶梁和侧梁的线
L,9,16 $L,15,16 $L,14,15 $L,13,14 $L,12,13 $L,11,12 $L,10,11 $L,1,10
!------生成桥身弦杆的线
L,2,10 $L,3,10 $L,3,11 $L,4,11 $L,4,12 $L,4,13 $L,5,13 $L,6,13 $L,6,14 $L,6,15 $L,7,15 $L,7,16 $L,8,16 !------选择桥顶梁和侧梁指定单元属性 LSEL,S,,,9,16,1, LATT,1,1,1,,,, hhQ?RRN??QQ
wwwwww..bbzzffxxww..ccoomm QM?9NN?}
!-----选择桥身弦杆指定单元属性 LSEL,S,,,17,29,1, LATT,1,2,1,,,,
!-----选择桥底梁指定单元属性 LSEL,S,,,1,8,1, LATT,1,3,1,,,, !------划分网格
AllSEL,all 对象
LESIZE,all,,,1,,,,,1 划分前的分段设置
LMESH,all 元划分
!=====在求解模块中,施加位移约束、外力,进行求解 /solu
NSEL,S,LOC,X,0 点
D,all,,,,,,ALL,,,,, 施加位移约束
AllSEL,all 有对象
NSEL,S,LOC,X,32 D,all,,,,,,,UY,,,, 节点施加位移约束
ALLSEL,all 对象
!------基于几何关键点施加载荷
FK,4,FY,-5000 $FK,6,FY,-5000 $FK,5,FY,-10000 /replot Allsel,all 息(包括所有节点、单元和载荷等)
solve !=====进入一般的后处理模块
!再恢复选择所有 !对所有对象进行单元 !对所有几何线进行单!根据几何位置选择节 !对所选择的节点 !再恢复选择所!根据几何位置选择节点 !对所选择的 !再恢复选择所有 !重画图形 !选择所有信 !求解
/post1 PLNSOL, U,Y, 0,1.0 PLNSOL, U,X, 0,1.0 !------显示线单元轴力------ ETABLE,bar_I,SMISC, 1 ETABLE,bar_J,SMISC, 1
PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1 finish
你参考这个例题试一下
!后处理 !显示Y方向位移 !显示X方向位移
!画出轴力图
!结束
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