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【基本知识】
桁架结构是由若干个杆件在杆两端用铰联结而形成的结构，各铰结点为无摩擦的理想铰，各杆轴线通过铰中心，荷载和支座反力作用在结点上。这次采用link8单元来模拟空间桁架结构，每个节点只用三个自由度（Ux，Uy，Uz），该单元可承受轴向拉压但不能承受弯矩。
【基本资料】
此次分析为一吊车梁桁架，采用N型万能杆件拼组而成。
尺寸：具体尺寸如下图所示，其中单根杆件的截面面积（㎡）：N1=2330e-6, N3=1670e-6,N4=1150e-6,N4=1150e-6。
约束：在下平纵联平面内，一端支座固定，其中一个为固定，另一个横向可动；另外一端支座纵向可动，但与固定支座位于一侧的支座横向固定。
荷载：1、自重（重力加速度取9.8m/s2）；
2、风荷载；工作状态横向风压强度为500Pa；
3、移动荷载；吊重为600KN且在跨中16m范围内的两个对应的上弦节点上移动；
材料：弹性模量E=2.1e11；密度8399.5
【建模要点】
1、建立空间的桁架模型可以先建立一个简单的模型，然后通过线的复制（lgen）来生成整个模型；
2、给建成的模型赋属性时，选择相应的杆，可以通过这三个命令流（lsel,s,loc,x；lsel,r,tan1；lsel,r,length）来选择，方便快捷，具体的看可以查看帮助文件；
3、因为第三个荷载时移动的荷载，且每种类型荷载的分项系数不同，因此需要用到荷载工况，将自重、风荷载分别与位于不同结点的移动荷载进行组合，需要采用循环的命令，详情请见命令流。
【建模过程】
1、建模。先建立前后两边的主桁架，由于这个是个有规律的，可以先建立一个简单，然后利用lgen复制得到大的模型；如下图所示；
部分命令流：lgen,6,all,,,4
\
部分命令流：lgen,2,all,,,,,2
同理，上下平纵联结系和横向联结系同样通过复制的形成，最后进行关键点的压缩和重新编号，这样的模型就建立好了，如下图所示；
部分命令流：nummrg,all$numcmp,all
2、赋予线材料属性。在这个过程中比较困难的是如何选择出相应的线，然后再赋杆件的材料属性（单元、材料属性、截面面积）。下面我就线的选择方面做两个说明；
选择1：先选择截面面积为4N4的杆，如下图；
!部分命令流
!4N4
lsel,s,loc,x,0,2 !选择以坐标系x轴0到2范围内的线
lsel,a,loc,x,22,24 !在原来的基础上，再选择以坐标系x轴22到24范围内的线lsel,r,tan1,x !在当前所选线的范围内，选择跟x轴垂直线
lsel,r,tan1,z !在当前所选线的范围内，选择跟z轴垂直线
latt,1,6,1 对所选择的线赋一号单元，六号实常数，一号材料号得到如下图的结果；
选择2：选择部分斜线，即斜杆；
!部分命令流：
!2N5
lsel,s,loc,Y,0
lsel,a,loc,y,2
lsel,r,length,,2*sqrt(2) !选择长度为根号2
latt,1,7,1
选择的结果如下图所示；
3、网格划分。这里的网格划分比较简单，命令流如下：
lesize,all,,,1
lmesh,all
4、施加约束。施加约束也比较简单，直接在模型中找到相应的节点，对其进行约束，可通过nplot显示所有的节点编号。命令流如下：
d,1,all !对1号节点施加全约束，即Ux、Uy、Uz三个方向的约束
d,27,uy
d,24,uz,,,,,uy !对24号节点施加Uy、Uz三个方向的约束
d,50,uy
结果图如下所示；
6、施加荷载。这里的荷载有三类，分别为自重荷载、风荷载和移动荷载，我们对这些荷载分为7个不同的时间步进行求解，即7个时间步分别只对7个荷载。相应的命令流如下：
/solu
time,1 !时间步1
acel,,9.8 !施加重力加速度
solve
time,2 !时间步2
acel,,0
nsel,s,loc,z,0
f,all,fz,1000 !对一侧主桁的所有节点施加1000N的荷载
nsel,u,loc,x,1,23
f,all,fz,500 !对两端的四个节点施加500N的力，将之前的1000N覆盖了allsel
solve
*do,i,1,5
time,i+2 !建立时间步3，4，5，6，7
fdele,all,all !删除之前的全部荷载
nsel,s,loc,x,(i+1)*2
nsel,r,loc,y,2
f,all,fy,-300000 !对4-12号节点分别施加300KN的力
nsel,all
solve
*enddo
finish
风荷载的施加结果如下图：
【结果后处理】
先将7个荷载步分别定义7个不同的荷载工况，命令流如下：
*do,i,1,7
lcdef,i,i
*enddo
lcdef,stat !将荷载工况的结果列表显示
分别将前两个荷载工况乘以系数1；后面七个乘以系数1.1；通过运算得到8、9、10、11和12这五种荷载工况，这五种工况的组合为：
8=1+2+3
9=1+2+4
10=1+2+5
11=1+2+6
12=1+2+7
通过这些组合可以得到12个不同荷载工况，根据这些荷载工况可以分别得到12个不同的结构变形图、轴向应力图、支座反力、节点的X、Y、Z平动位移及矢量和等一些图形和数据。可以从ansys的工作文件夹中找到这些数据，并进行处理。
下面我就简单的对荷载工况8进行简单的说明；
首先我们提取荷载工况8的结构变形图和轴向应力图，如下；
1、结构变形图
2、轴向应力图
3、得到单元的轴向应力和沿x轴方向的杆端力的最大值最小值如下：
轴向应力沿x轴方向的杆端力
最小值
单元号55 5
数值 -0.14766E+09 -0.62090E+06
最小值
单元号59 59
数值0.82159E+08 0.57429E+06
4、四个支座的的支座反力如下：
节点号FX FY FZ
10.29614E-08 0.30476E+06 -12000.
2481255. -12000.
27 0.31313E+06
50 96891.
5、结构X、Y、Z平动位移及矢量和的最大值如下：
最大位移值
节点号 4 37
数值0.69397E-02 -0.20844E-01
节点号 6 39
数值0.16902E-02 0.21138E-01
当然这只是一个荷载工况下的数据，我们可以对12个工况的数据进行对比，得到支座的最大的最大的支座反力，单元最大的轴向应力，不同方向的最大位移等，这些数据用来校核桁架结构的各项稳定性，对桁架结构进行加固，优化等等。
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2013-2014年度学生研究计划（SRP）“桁架结构模型结构优化及试验” 结题论文 姓名骆辉军 学院土木与交通学院 专业土木工程（卓越全英班） 学号 201230221450 指导老师范学明 时间 2014年10月
一.实验背景 随着科学技术的发展和计算机软件技术的应用，应用相关的软件来进行桁架结构模型的优化已经可以成为现实。桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。在桥梁结构中，桁架结构也应用广泛。只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。合理地设计桁架结构，就能够最大限度地利用材料的强度，起到减轻桁架重量，节省材料的目的，从而也能为工程实际应用提供相关的依据和参考。 但桁架的结构模型形式千变万化，仅仅从理论上分析桁架的受力特征和破坏特征，而不进行相应的试验研究是无法取得实质性的进展的。正是基于这样一个原则，我们需要在理论研究的基础上通过试验来优化桁架的结构模型，在各式各样的桁架结构中挑选出受力合理的结构，最大限度地使材料的强度得以利用。 研究桁架结构模型优化的意义 桁架结构中，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。 由于杆件之间的互相支撑作用，且刚度大，整体性好，抗震能力强，所以能够承受来自多个方向的荷载。而且具有结构简单，运输方便等优点，其应用于各个工程领域。古代木构建筑，而今的2008北京奥运会的主体育馆鸟巢；太空中的大型可展天线，地面上的跨海大桥，随处都可见到桁架的身影。由于桁架的结构模型千变万化，不同的桁架结构形式对桥梁或者屋架的受力特征有很大的影响，因而，研究桁架结构模型的优化具有重大的意义。 二．实验的相关资料 1.桁架结构的常见构造方式 桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构，即一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。 桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。其主要结构特点在于，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相
桁架结构实例分析 上海大剧院所采用的建筑结构为月牙形钢桁架结构。为满足上海人民日益增长的文化需要和艺术表演需求，特此设计建造了上海大剧院。上海大剧院是以观演为主要功能的公共建筑。其包括演出、餐厅、咖啡厅、画廊以及地下车库组成。除了体现了现代化的剧院建筑成就，还融入了中国传统文化。 其平面布置的格局为中国建筑的传统布局方法—“井”字形划分布局。前为大厅，后为表演及专业技术活动场地。大剧院包括1800座的大剧场和600座的中剧场及300座的小剧场。上海大剧院对于空间的利用达到近乎完美的境地。大剧场分三层看台，采用“法国式”结构。无论从座位设置到观剧视觉和听觉感受效果均达到国际第一流剧院的优级配置标准。此外大剧院还拥有目前国际上容纳面积最大、动作变换最多的舞台设备。 大剧院的展向天空的屋顶如桥梁般承接着宇宙和人类的联系。融合了东西方的文化韵味。白色弧形拱顶和具有光感的玻璃幕墙的有机结合，在灯光的烘托下如水晶宫一般。大剧院的设计特点非常鲜明。首先在营造外观气势上，其拱顶屋架起到了一定作用，延伸了建筑向上的高度以及横向的广度。同时形成了较强的视觉冲击力。此外其向上反翘的拱顶并不只是摆设，还有实际效用。其实在剧院设计上，拱顶设计更具优势。剧院建筑对于声学效果要求很严，大剧院的拱顶由六根柱子支撑，中间留有空隙，因此设计将机房设备安置于此。除了
能有效利用建筑面积外，更能避免地下震动对主题观众厅的噪声影响，架空的钢结构顶部可以有效延缓噪声到达建筑主体的时间，从而减弱固体传声的影响。更增加了剧场内部空间，增加了观众的座位数。 大剧院钢屋该既是覆盖整个大剧院下部结构的屋顶，又是一个称重结构。为了达到建筑和结构的完美统一。大剧院采用了巨型框架的结构体系，它具有侧向刚度较大，给建筑提供大开间和大高度室内空间，能满足建筑多功能要求的特点。大剧院内六个钢筋混凝土电梯筒体作为主框架柱，承担着上部结构全部的竖向荷载、风载及地震荷载，两榀纵向主桁架及十二榀横向月牙形桁架形成主框架梁，承担着全部钢屋盖的竖向荷载，并将这传至电梯筒体，钢屋盖内部三层楼面结构组成巨型结构的次框架部分。充分满足了建筑设计需求。
3.4 静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法 3.4.1 桁架的特点和组成 静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定： （1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。 （3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 桁架的分类 （1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-14a） （2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b） （3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。（图3-14c）
3.4.2 桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法 结点法――适用于计算简单桁架。 截面法――适用于计算联合桁架、简单桁架中少数杆件的计算。 联合法――在解决一些复杂的桁架时，单独应用结点法或截面法往往不能够求解结构的内力，这时需要将这两种方法进行联合应用，从而进行解题。 解题的关键是从几何构造分析着手，利用结点单杆、截面单杆的特点，使问题可解。 在具体计算时，规定内力符号以杆件受拉为正，受压为负。结点隔离体上拉力的指向是离开结点，压力指向是指向结点。对于方向已知的内力应该按照实际方向画出，对于方向未知的内力，通常假设为拉力，如果计算结果为负值，则说明此内力为压力。 常见的以上几种情况可使计算简化： 1、不共线的两杆结点，当结点上无荷载作用时，两杆内力为零（图3-15a）。 F1=F2=0 2、由三杆构成的结点，当有两杆共线且结点上无荷载作用时（图3-15b），则不共线的第三杆内力必为零，共线的两杆内力相等，符号相同。 F1=F2 F3=0 3、由四根杆件构成的“K”型结点，其中两杆共线，另两杆在此直线的同侧且夹角相同（图3-15c），当结点上无荷载作用时，则不共线的两杆内力相等，符号相反。
第三章桁架结构 第一节桁架结构的特点 由简支梁发展成为桁架的过程――简支梁在均布荷载作用下，沿梁轴线弯曲，剪力的分布及截面正应力的分布（分为受压区和受拉区两个三角形）在中和轴处为零。截面上下边缘处的正应力最大，随着跨度的增大，梁高增加。根据正应力的分布特点，要节省材料，减轻自重，先形成工字型梁――继续挖空成空腹形式――最后，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为“桁架”。 由此可见，桁架是从梁式结构发展产生出来的。桁架的实质是利用梁的截面几何特征的几何因素――构件截面的惯性矩I增大的同时，截面面积反而可以减小。梁结构的梁高加大时，自重随之增加很多，桁架结构无此弊端。 Z在实际工作中，由于其自重轻，用料经济，易于构成各种外形适应不同的用途，桁架成为一种应用极广泛的形式，除经常用于屋盖结构外，（我们常说的屋架），还用于皮带运输机栈桥、塔架和桥梁等。（如图示各种组合屋架、武汉长江大桥采用的桁架形式等） 一．桁架结构计算的假定（基本特点） 1．杆件与杆件之间相连接的节点均为铰接节点 2．所有杆件的轴线都在同一平面内。（这一平面称为桁架的中心平面） 3．所有外力（包括荷载与支座反力）都作用在桁架的中心平面内，且集中作用在节点上实际桁架与上述假定是有差别的，尤其是节点铰接的假定。例如：木桁架常常为榫接，它与铰接的假定是接近的。而钢桁架有些杆件在节点处是连续的，腹杆采用的是节点板焊接或铆接，节点具有一定的刚性；混凝土节点构造往往采用刚性连接。尽管如此，科学试验和工程实践均表明，上述不符合假定的因素对桁架影响很小，只要采取适当的构造措施，就能保证这些因素产生的应力对结构和杆件不会造成危害。故桁架在计算中仍按“节点铰接”处理。 假定3 “集中力作用在节点上”是保证桁架各杆件仅承受轴向力的前提。对于桁架上直接搁置屋面板或屋架下弦承受吊顶荷载时，当上下弦间有荷载作用时，则会使原来杆件的受力形式发生变化（纯压、纯拉变为压弯、拉弯构件），从而使得上、下弦截面尺寸变大，材料用料增加。为了避免这些情况发生，可以采取下列办法：A.上弦屋面板宽度与桁架上弦的节点长度相等，使屋面板的主肋支承在上弦节点上。B.吊顶梁放置在下弦节点处，屋面板设置檩条在上弦节点处。C.对于钢桁架，采用再分式屋架，保证荷载传至节点上 二、桁架结构的杆件内力 1、以节点荷载作用下的平行弦桁架为例 通过取脱离体，分别对“A”“B”取矩，利用节点平衡法则，可以得出 弦杆内力：N2＝－M0/h（压），N3＝M0/h 腹杆内力：N1＝V0/sinα 竖腹杆内力：N4＝V0 M0：按简支梁计算相应于屋架各节点处的截面弯矩 V0：按简支梁计算相应于屋架各节点处的截面剪力
钢桁架桥的结构设计与分析 1、概述 钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来，随着我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。 相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性： 1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度由横梁控制，在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁； 2.施工周期短，速度快。钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一； 3.随着钢结构防腐技术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。正
因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。 2、结构设计 公路桥位于江苏省境内，正交跨越京杭大运河，河口宽95m，通航净空要求90x7m，桥梁主跨采用97m，由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米，若采用其他结构纵坡将达到5%以上，经综合考虑，主桥采用97m下承式钢桁架结构。 2.1主桁 主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度 5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12.04。两片主桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11.2，桥面宽度为8m。
《有限元基础教程》作业三 ：四杆桁架结构的有限元分析 班级：机自101202班 姓名：韩晓峰 学号：201012030210 一．问题描述： 如图3-8所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为4229.510N/mm E =?, 2100mm A =，基于ANSYS 平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。 图3-8 四杆桁架结构 二．求解过程： 1． 基于图形界面的交互式操作(step by step) (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):planetruss →Run → OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK (3) 选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →Link ：2D spar1→OK (返回到Element Types 窗口) →Close (4) 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic → Isotropic: EX:2.95e11 (弹性模量)，PRXY:0(泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口 (5) 定义实常数以确定单元的截面积 ANSYSMain Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1→ OK →Real Constant Set No: 1(第1号实常数), AREA: 1e-4 (单元的截面积)→OK →Close (6) 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat →Nodes →In Active CS →Node number 1 →X:0,Y:0,Z:0→Apply →Node number 2 →X:0.4,Y:0,Z:0→Apply →Node number 3 →X:0.4,Y:0.3,Z:0→Apply →Node number 4 →X:0,Y:0.3,Z:0→OK ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Elements →Elem Attributes （接受默认值）→User numbered →Thru nodes →OK →选择节点 1，2→Apply →选择节点 2，
3.4静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法结点法、截面法、联合法 3.4.1桁架的特点和组成 341.1静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑 中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行 结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷 载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以 大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯 矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定：（1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。
（3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 341.2桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 3.4.1.3桁架的分类 （1 简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二兀体所组成的几何不变 ） 体。（图3-14a） （2 联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b ）） （3 ）复杂桁架: 不属于前两类的桁架。（图3-14C ） 342桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法
桁架的结构分析及在生活中的应用 宇航学院
1.桁架的定义 由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构 2.桁架在工程和生活中的结构模型 如：升降机构，塔示吊车，住房，屋顶，桥梁，汽车底盘，电线杆，高压输电线的铁塔，航空航天飞机的发射架，人体骨骼，手臂 3.桁架所具有的力学性能 a.足够的强度—不发生断裂或塑性变形 b.足够的刚度—不发生过大的弹性变形 c.足够的稳定性—不发生因平衡形式的突然转变而导致的坍 塌 d.良好的动力学特性—抗震性 4．组成桁架材料要求 a.要有符合要求的杆件 b.要有良好的连接件，包括铆钉、销钉及焊缝的连接
5.桁架的力学分析 a.构建桁架的基本原则：组成桁架的杆件只承受拉力或压力，不承受弯曲。这样杆件内横截面就承受均匀内力，若承受弯矩的话，内力就不是均匀分布的，有些横截面上的内力相当大，容易造成杆件的强度失效。 b.二力杆是组成桁架的基本构件。 c.实际上的桁架与理论分析的模型是有差距的，为了便于理论分析，对实际桁架作以下基本假定： （1）. 所有杆件只在端部连接 （2）. 所有连接处均为光滑铰链 （3）. 只在连接处加载 （4）. 杆的重量忽略不计 只有保证这几个基本条件，才能保证杆件只承受拉力或压 力，即所有的杆都是二力杆。 6.桁架分类 a.平面桁架 （1）.平面结构，载荷作用在结构平面内； （2）. 对称结构，载荷作用在对称面内。例塔吊. b. 空间桁架 （1）. 结构是空间的，载荷是任意的；
（2）. 结构是平面的，载荷与结构不共面。 7. 静力分析的基本方法 方法要点:分析桁架受力的基本的方法：整体平衡和局部平衡。如图三角形，整体是平衡的，从中任取一部分都是平衡的，比如三个杆件是平衡的，三个节点也是平衡的。这样一个整体平衡和局部平衡的概念就构成了静力分析的方法要点。 a.节点法 以节点为平衡对象； 节点力的作用线已知，指向可以假设； 不仅可以确定各杆受力，还可以确定连接件的受力。 b.截面法 用假想截面将桁架截开； 将桁架中的所有杆件都视为变形体； 考察局部桁架的平衡，直接求得杆件的内力进而求得节点受力。 欢迎您的下载，资料仅供参考！
简单平面桁架受力分析 仪22 廖嵩松 020854 内容摘要：桁架使工程中常用的一种结构，求解桁架受力有三种方法：虚位移法、节点法、截面法，他们个又有缺点，适用于不同情况，更多情况是将它们综和运用。 关键词：桁架——虚位移法——节点法——截面法——载荷 参考书目： 李俊峰，张雄，任革学，高云峰编．理论力学．北京：清华大学出版社，2001 西北工业大学理论力学教研室编．和兴锁主编．理论力学．西安：西北工业大学出版社，2001 牛学仁主编．理论力学．北京：机械工业出版社，2000 一、 桁架简化模型 桁架是工程中常用的一种结构，各构件在同一平面内的桁架称为平面桁架。简单平面桁架是指在一个基本三角框架上每增家两各杆件的同时增加一个节点而形成的桁架。它始终保持其坚固性，且在这种桁架中除去任何一个杆件都会使桁架失去稳固性。 在简单平面桁架中，杆件的数目m 与节点数目n 之间有确定关系。基本三角框家的杆件书和节点数都等于3。此后增加的杆件数（m-3）节点数（n-3）之间的比例是2：1，故有 323-=-n m 即 n m 23=+ 在计算载荷作用下平面桁架各杆件的所受力时，为简化计算，工程上一般作如下规定： （1） 各杆件都是直杆，并用光滑铰链连接； （2） 杆件所受的外载荷都作用在各节点上，各力作用线都在桁架平面内； （3） 各杆件的自重忽略不计； 在以上假设下，每一杆件都是二力构件，故所受力都沿其轴线，或为拉力，或为压力。为便于分析，在受力图中总是假设杆件承受拉力，若计算结果为负值，则表示杆件承受压力。 二、 计算桁架受力的三种方法 1、 虚位移法 接触所求杆的约束，用约束反力 代替，系统仍处于平衡状态，但有一 个自由度。假设系统沿此自由度的方 向有一微小的运动，可得出各主动力 作用点及所加约束力的一组虚位移， 根据虚位移原理可列出一个方程，解 出约束反力的大小。 例1．求解图1所示平面桁架中1 杆的约束力。 解：去掉1杆，用N1和N1’代替。假
第二节静定平面桁架 一、桁架的内力计算中采用的假定 (1桁架的结点都是光滑的铰结点; (2各杆的轴线都是直线并通过铰的中心; (3荷载和支座反力都作用在结点上。 二、桁架的分类 (1简单桁架:由基础或一基本三角形开始,依次增加二元体形成。 (2联合桁架:由几个简单桁架按几何不变体系的组成规则形成。 (3复杂桁架:不属于前两类的桁架。 三、桁架的内力计算方法 1、结点法 取结点为隔离体,建立平衡方程求解的方法,每个结点最多只能含有两个未知力。该法最适用于计算简单桁架。 根据结点法,可以得出一些结点平衡的特殊情况,能使计算简化: (1两杆交于一点,若结点无荷载,则两杆的内力都为零(图2-2-1a 。 (2三杆交于一点,其中两杆共线,若结点无荷载,则第三杆是零杆,而共线的两杆内力大小相等,且性质相同(同为拉力或压力(图2-2-1b。 (3四杆交于一点,其中两两共线,若结点无荷载,则在同一直线上的两杆内力大小相等,且性质相同(图2-2-1c 。推论,若将其中一杆换成力F P ,则与F P 在同一直线上的杆的内力大小为F P ,性质与F P 相同(图2-2-1d 。 F N3
F N3=0 F N1=F N2=0 F N3=F N4(a (b(cF N4 (dF N3=F P F P N1F F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N3 F N3 F N1=F N2,F N1=F N2, F N1=F N2, 图2-2-1
(4对称结构在正对称荷载作用下,对称轴处的“K ”型结点若无外荷载作用,则斜杆为零杆。例如 图2-2-2所示对称轴处与A 点相连的斜杆1、2都是零杆。 1A 2 F P F P A F P F P B F P F P B A (b(a X =0 图2-2-2 图2-2-3
桁架受力分析
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3.4 静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法 3.4.1 桁架的特点和组成 3.4.1.1 静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定：（1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。 （3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 3.4.1.2 桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 3.4.1.3 桁架的分类 （1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-14a） （2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b） （3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。（图3-14c）
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材料：弹性模量E=2.1e11；密度8399.5 【建模要点】 1、建立空间的桁架模型可以先建立一个简单的模型，然后通过线的复制（lgen）来生成整个模型； 2、给建成的模型赋属性时，选择相应的杆，可以通过这三个命令流（lsel,s,loc,x；lsel,r,tan1；lsel,r,length）来选择，方便快捷，具体的看可以查看帮助文件； 3、因为第三个荷载时移动的荷载，且每种类型荷载的分项系数不同，因此需要用到荷载工况，将自重、风荷载分别与位于不同结点的移动荷载进行组合，需要采用循环的命令，详情请见命令流。 【建模过程】 1、建模。先建立前后两边的主桁架，由于这个是个有规律的，可以先建立一个简单，然后利用lgen复制得到大的模型；如下图所示； 部分命令流：lgen,6,all,,,4 \ 部分命令流：lgen,2,all,,,,,2
科学技术创新2019.29 4.5植物多糖降血糖 实验表明，一些植物的活性多糖具有降血糖活，降血脂的作用。 4.6抗辐射 实验表明，电子电器越来越普遍化，人们接触和受到的辐射越来越多,某些植物多糖具有抗辐射用。 4.7抗菌抗病毒 实验表明，很多多糖对细菌和病毒均有抑制作用。 5皂荚多糖的提取方法 目前，国内外常用的植物多糖提取方法有热水提取法和碱提法酶提取法，微波法，超声提取法。 5.1水浸提法 多糖物质的提取最先应用的办法就是水提法。但是水提法提取后会把多糖中其它的许多杂质一起提取出来，这样对之后多糖的有效成分的分离，纯化过程造成很大的阻碍，所以现在水提法已经很少使用了。 5.2多糖碱浸提法 通过碱提取法获得的提取物中的成分相对复杂，并且在提取过程中产生的小分子不易去除，并且容易水解部分多糖，破坏活性多糖结构并降低多糖产量。 5.3多糖酶解提取法 酶法提取植物多糖具有反应条件温和，效率高，提取速度快，工艺简单，省时等优点。缺点是酶的价格相对较高，使用条件相对苛刻。 5.4多糖微波辅助法 微波是指具有很强穿透力的无线电磁波，这个无线电磁波的频率很高，大约在300～300000MHz之间。微波萃取是指微波可以加热所使用原材料，加热完成后，就可以对所要提取的原料中的有效成分进行筛选的萃取技术。具备挑选性优良、减少能源消耗、设备简单、适应面广等优点。对微波萃取效率的影响主要来源于所使用溶剂的极性大小，溶剂极性大小的不同使有效成分的得率不同。 5.5多糖超声波提取法 超声波是使用一种频率大于20000Hz的弹性纵波传递能量的原理，将放入超声波处理器中的药材在超声波产生的剧烈的水力空化作用和振动作用下使药材内的细胞被破坏，从而使其进入溶剂的速度更快，有效成分的提取率更高。和经常使用的传统提取总蒽醌的方法比较，超声波能够快速提取，消耗时间少、效果明显，而且最主要的是超声波提取法并不受高温的影响。 参考文献 [1]张一贞,韩崇选,张宏利,程明.两种皂荚提取物的杀鼠活性研究[J].西北林学院学报,2007,22(1):106-108. [2]龙玲,耿果霞,李青旺.皂荚刺抑制小鼠宫颈癌U14的生长及对增殖细胞核抗原和p53表达的影响[J].中国中医杂志,2006,31(2): 150-153. [3]范科华,刘永强,凌婧.等皂角提取物对心肌缺血犬心肌梗死的保护作[J].中国西药学杂志,2006,25(2):339-342. 基金项目：陕西省大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201849005）；陕西省大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201849001)；陕西国际商贸学院校级科研项目（项目编号：SMXY201803）。 通讯作者：高洁，副教授，主要研究方向为天然产物活性成分分析及应用。 基于ANSYS的桁架结构受力分析 苏才航1何嘉兴1邓建东2王保权3李才1 （1、西南石油大学机电工程学院，四川成都6105002、西南石油大学材料科学与工程学院，四川成都610500 3、西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都610500） 1软件简介 ANSYS软件是美国ANSYS公司研发的大型通用有限元分析软件，开发初期是为了应用于电力工业，现在已经广泛应用于航空、航天、电子、汽车、土木工程等各个领域，能够满足各行业有限元分析的需要。在力学分析方面，ANSYS提供了MechanicalAPDL和Workbench两种主流的分析界面。Mechanical APDL是ANSYS的原始经典界面GUI的延续，因此也被成为经典界面，Workbench则是ANSYS公司为解决企业产品研发过程中CAE软件的异构问题而开发的新界面。自从ANSYS7.0开始，两种同步进行着开发更新，互为补充。 虽然两者都能独立地完成整套有限元分析流程，但Workbench则更注重于不同CAE软件之间的交互沟通，在有限元分析这一块的功能远不及Mechanical APDL。因此，在桁架等一些经典力学问题中，Mechanical APDL有着广泛的应用。 2分析流程 问题：如图1所示，各杆长度均为2米，截面面积0.005m2，各杆重力不计。左端铰接，右端简支，F大小3KN，现用ANSYSMechanicalAPDL经典界面分析整体形变、各杆内力及等效应力。 图1 摘要：本文对ANSYSMechanical APDL经典界面在求解桁架受力等经典力学问题的典型分析流程进行了简要的介绍，旨在让相关从业人员对其分析过程有大致的了解，从而认识到其解决实际工程问题中的简便性与准确性。 关键词：ANSYSMechanicalAPDL；桁架；受力分析 中图分类号:TU323.4文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019) 29-0058-02（转下页） 58 --