简支梁有限元结构静力分析

第二章简支梁有限元结构静力分析（实体单元）前言本文利用ANSYS软件中SOLID45实体单元建立简支梁有限元模型，对其进行静力分析与模态分析，来比较建模时不同约束方位的选择所带来的不同结果，以便了解和认识ANSYS 用于分析计算结果的方法。

2.1实体单元SOLID45介绍2.1.1SOLID45单元的几何描述：SOLID45单元用于构造三维实体结构。

单元通过八个节点来定义，每个节点有三个沿着XYZ方向平移的自由度UX、UY、UZ。

单元具有塑性，蠕变，膨胀，应力强化，大变形和大应变等能力。

SOLID45单元的几何描述如下图所示：图2.1SOLID45单元几何描述2.1.2SOLID45单元的结果输出：SOLID45单元的结果输出包括节点结果输出和单元结果输出，这些结果可以反映出结构整体以及局部的应力、应变、内力等参量，详细输出结果见下表：表2.1SOLID45单元的结果输出项名称定义S:X,Y,Z,XY,YZ,XZ应力S;1,2,3主应力S:INT应力强度S:EQV等效MISES应力EPEL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ弹性应变EPEL:1,2,3主弹性应变EPEL:EQV等效弹性应变EPTH:X,Y,Z,XY,YZ,XZ平均热应变EPTH:EQV等效热应变EPPL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ平均塑性应变EPPL:EQV等效塑性应变EPCR:X,Y,Z,XY,YZ,XZ平均蠕变应变EPCR:EQV等效蠕变应变EPSW:平均膨胀应变NL:EPEQ平均等效塑性应变NL:SRAT屈服表面上的迹应力和应力之比NL:SEPL从应力-应变曲线平均等效mises应力NL:HPRES静水压力FACE表面lableAREA表面面积TEMP表面平均温度EPEL表面弹性应变(X,Y,XY)PRESS表面压力S(X,Y,XY)表面应力(X轴平行于定义该表面的前面两个结点连接) S(1,2,3)表面主应力SINT表面应力强度SEQV表面等效mises应力LOCI:X,Y,Z积分点位置2.1.3SOLID45单元的参数设置：SOLID45单元可定义正交各向异性材料：即该单元属性允许材料的物理性能和力学性能在不同方向上具有不同的数值。

可编辑修改精选全文完整版有限元分析中的结构静力学分析怎样才能做好1 概述结构有限元分析中，最基础、最根本、最关键、最核心同时也是最重要的一种分析类型就是“结构静力学分析”。

静力学分析可用于与结构相关、与流体相关、与电磁相关以及与热相关的所有产品；静力学分析是有限元分析的根基，是有限元分析的灵魂。

2 基础理论结构静力学按照矩阵的形式可表示为微分方程：[K]{x}+{F}=0其中，[K]代表刚度矩阵，{x}代表位移矢量，{F}代表静载荷函数。

由此可知，结构静力学有限元分析过程就是求解微分方程组的过程。

2.1 三个矩阵的说明静力学分析微分方程组三个矩阵进一步说明：[K]代表刚度矩阵。

举例说明，如果用手折弯一根筷子，假设筷子是钢材料的，比较硬，很难折断；假设筷子是常规木材的，比较脆，基本上都能折断。

这里筷子断与不断的本质并不是钢或者木材，而是钢或者木材表在筷子上表现出来的刚度（或者叫硬度），这里刚度用计算机数值分析的方式来描述，就是刚度矩阵。

{x}代表位移矢量。

举例说明，一把椅子，如果有人偏瘦，坐在椅子上，椅面基本不下沉；如果有人偏胖，坐在椅子上，椅面会有明显下沉（谁坐谁知道...），此时，椅面的下沉量，可用位移矢量来表示。

{F}代表静载荷函数，也是静力学分析的关键。

举例说明，上面筷子例子中，手腕对筷子的作用，就是一种载荷（或者叫外力、荷载、负荷、承重等）；上面椅子例子中，人对椅子表面的作用，也是一种载荷。

这些载荷在大多数情况下，没有明显的快慢效应，就可用静载荷函数来表示。

2.2 静力学分析中的载荷说明静载荷函数本质说明：假设1，相同一根筷子，又假设筷子比较粗（或者说是几根筷子捆绑在一起）：双手慢慢用1 / 5力，筷子难断；双手快速用力，筷子难断，此时慢慢折弯的效果就可以理解为静力学过程。

假设2，相同椅子：慢慢坐下去，椅子没有明显晃动；快速坐下去，椅子没有明显下沉与晃动，此时慢慢坐在椅子上的过程就可以理解为静力学过程。

有限元结构静力学分析有限元结构静力学分析的基本原理是将结构分割为离散的小单元，通过对这些小单元的力学行为进行数学建模来研究整个结构的行为。

通常情况下，结构被离散为多个三角形或四边形单元，每个单元内的力学行为可通过有限元模型进行模拟。

有限元方法基于结构的力学行为方程，通过数值计算的方式求解出结构的位移、应力等物理量。

1.生成有限元离散网格：将结构几何分割为小单元，构成有限元离散网格。

通常受到计算资源和准确性的限制，根据具体情况选择单元尺寸和分割密度。

2.建立有限元模型：对每个单元进行力学行为的建模，包括约束、边界条件等。

通常使用线性弹性模型，即假设结构为弹性体，在小变形范围内满足胡克定律。

3.求解结构位移：根据结构的边界条件和受力情况，求解结构的位移。

位移是结构分析的基本结果，可通过求解结构的刚度矩阵和载荷向量来获得。

4.计算应力和变形：根据结构的位移，计算结构中各个单元的应力和变形。

应力和变形是结构分析的重要结果，可用于评估结构的安全性和合理性。

5.分析结果的后处理：对求解得到的位移、应力和变形等结果进行后处理，如绘制位移云图、应力云图等，以便更直观地了解结构的行为。

在实际应用中，有限元结构静力学分析需要注意以下几个方面：1.模型准确性：选择合适的有限元模型和求解方法以保证结果的准确性。

选择适当的单元尺寸和分割密度，根据具体情况对模型进行验证和校正。

2.材料特性：结构的力学性质受到材料特性的影响，如弹性模量、泊松比等。

确保材料特性的准确性和可靠性，以获得可靠的力学分析结果。

3.界面和边界条件：结构的界面和边界条件对分析结果有重要影响。

需要仔细设定和模拟各个界面和边界条件，以反映实际工况和受力情况。

4.结构非线性问题：有限元结构静力学分析通常假设结构在小变形范围内满足胡克定律。

对于存在非线性行为的结构，如大位移、屈曲等，需要采用相应的非线性分析方法。

总而言之，有限元结构静力学分析是一种重要的结构力学分析方法，通过离散化和数值计算的方式求解结构的力学性质。

桥梁承载力计算方法桥梁承载力计算是工程设计中的重要环节，其准确性和可靠性直接关系到桥梁的使用寿命和安全性。

本文将介绍一些常用的桥梁承载力计算方法，包括静力学计算方法和有限元分析方法。

一、静力学计算方法静力学计算方法是一种基于力学平衡的计算方法，根据桥梁受力的基本原理，通过计算各个部件的受力大小，来确定桥梁的承载力。

下面介绍两种常用的静力学计算方法。

1. 等效荷载法等效荷载法是一种常用的桥梁承载力计算方法，它将实际受力系统转化为一个等效荷载作用下的简化受力系统，通过计算等效荷载下各个部件的受力情况，来确定桥梁的承载力。

2. 部件受力法部件受力法是一种基于部件受力的计算方法，根据桥梁的几何形状和受力分布情况，通过计算各个部件的受力大小，来确定桥梁的承载力。

这种方法适用于复杂结构的桥梁，可以更准确地反映桥梁各部件的承载能力。

二、有限元分析方法有限元分析方法是一种基于有限元理论的数值计算方法，通过将桥梁划分为许多小的有限元单元，建立有限元模型，利用电子计算机进行求解，得到桥梁的受力分布情况和变形情况，从而确定桥梁的承载力。

有限元分析方法具有高精度和广泛适用性的特点，可以对桥梁的复杂受力和变形情况进行详细分析，可以考虑各种荷载和边界条件的影响。

但是，有限元分析方法需要较高的计算机性能和专业的软件工具支持。

三、案例分析为了更好地理解桥梁承载力计算方法的应用，我们以某桥梁为例进行案例分析。

该桥梁为简支梁桥，采用等效荷载法进行承载力计算。

首先，确定桥梁的荷载情况，包括车辆荷载、风荷载和温度荷载等。

然后，根据等效荷载法的原理，将实际受力系统转化为一个等效荷载作用下的简化受力系统。

接下来，通过计算等效荷载下各个构件的受力情况，包括梁体、支座和墩身等，来确定桥梁的承载力。

根据计算结果，对桥梁的结构进行相应的调整和加固，以提高桥梁的承载能力和安全性。

四、结论桥梁承载力计算是工程设计中的关键内容，准确性和可靠性对桥梁的使用寿命和安全性有着重要影响。

混凝土简支梁桥面新型构造的静力分析概述混凝土简支梁桥是一种常见的桥梁形式，通常由桥面和支撑结构组成。

桥面是桥梁的承载部分，它承受着车辆和行人的荷载，并将荷载传递到支撑结构上。

传统的混凝土简支梁桥桥面结构通常采用预制或现浇混凝土板，但这种结构存在一些问题，如施工难度大、桥梁重量大、不便于维护等。

因此，研究新型的混凝土简支梁桥面结构，既可以提高桥梁的承载能力和使用寿命，又可以简化施工工艺和减轻桥梁自重，具有重要的实际意义。

本文将介绍一种新型的混凝土简支梁桥面结构，并进行静力分析，以验证其承载能力和稳定性。

新型构造的桥面结构新型混凝土简支梁桥面结构采用了空心球体形状的模块化构件，如图1所示。

每个构件由两个半球体拼接而成，形成一个空心的球体结构。

这种结构具有以下优点：1.结构轻量化：空心结构比实心结构更轻，可以减轻桥梁的自重，降低桥梁的成本。

2.施工简便：模块化构件可以预制和装配，减少现场施工的难度和时间。

3.承载能力强：球体结构具有较好的承载能力和稳定性，可以满足桥梁的使用要求。

图1 新型混凝土简支梁桥面结构示意图静力分析为了验证新型混凝土简支梁桥面结构的承载能力和稳定性，进行了静力分析。

分析采用有限元方法，建立了三维的桥面模型，如图2所示。

图2 新型混凝土简支梁桥面结构有限元模型分析中采用了荷载组合设计值，包括车辆荷载、行人荷载和风荷载。

车辆荷载按照设计规范进行选取，行人荷载按照标准值选取，风荷载按照规范计算得出。

分析结果如下：1.应力分布情况分析结果显示，桥面结构的应力分布均匀，最大应力出现在桥面中部，如图3所示。

最大应力值小于混凝土的抗压强度，说明结构的强度满足设计要求。

图3 桥面结构应力分布图2.变形情况分析结果显示，桥面结构的变形较小，最大变形出现在桥面中部，如图4所示。

最大变形值小于允许值，说明结构的刚度满足设计要求。

图4 桥面结构变形分布图3.稳定性分析分析结果显示，桥面结构的稳定性良好，满足设计要求。

梁结构静力有限元分析论文摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。

我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。

首先是建立好梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。

通过本文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。

关键字：ANSYS ，梁结构，有限元，静力分析。

0引言在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。

梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。

手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。

相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，且能保证准确性。

另外，有限元法分析梁结构时，建模简单，施加应力和约束也相对容易，能分析梁结构应力状况的具体分布、最大变形量以及中性面位置，优势明显。

以下介绍一种常见梁的受力状况，并采用有限元法进行静力分析，得出了与手动计算基本吻合的结论。

以下为此次分析对象。

梁的截面形状为梯形截面，各个截面尺寸相同。

两端受弯矩沿中性面发生弯曲，如图2-1所示。

试利用ANSYS 软件对此梯形截面梁进行静力学分析，以获得沿梁AA 截面的应力分布情况。

rθAAMMA -A 截面D,B 1#面2#面CA B DC,A1 有限元模型的建立首先进入ANSYS中，采用自下而上的建模方式，创建梁结构有限元分析模型，同时定义模型的材料单元为Brick 8-node 45，弹性模量为200e9，泊松比为0.3。

由于分析不需要定义实常数，因此可忽略提示，关闭Real Constants菜单。

建立的切片模型如下：（1）定义实常数定义材料属性定义几何参数定义关键点生成切片模型划分网格①设定网格划分参数。

设定L1、L3、L6和L10网格参数设定L2、L4、L8和L12网格参数设定L7、L9、L11网格参数设定L5网格参数划分网格。