ANSYS桥梁工程应用实例分析(详细)(图文)

ANSYS实例分析75道(含结果)【【ANSYS算例算例】】3.4.2(1)基于图形界面的桁架桥梁结构分析基于图形界面的桁架桥梁结构分析(stepbystep)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“OldNorthParkBridge“(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=5000N,P2=10000N，见图3-23。

图3-22位于密执安的“OldNorthParkBridge“(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顶梁及侧梁桥身弦梁底梁解答解答以下为基于ANSYS 图形界面(GraphicUserInterface,GUI)的菜单操作流程。

(1)进入进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）（设定工作目录和工作文件）程序程序→→ANSYS→→ANSYSInteractive→→Workingdirectory（设置工作目录）→Initialjobname（设置工作文件名）:TrussBridge→→Run→→OK(2)设置计算类型设置计算类型：Preferences…→→Structural→→OK(3)定义单元类型定义单元类型ANSYSMainMenu：Preprocessor→→ElementType→→Add/Edit/Delete.→→Add…→→Beam:2delastic3→→OK（返回到ElementTypes窗口）→→Close(4)定义实常数以确定梁单元的截面参数定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→→RealConstants…→→Add/Edit /Delete→→Add…→→selectType1Beam3→→OK→→RealConsta ntsSetNo.:1,AREA:2.19E-3，，Izz:3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁)→→Apply→→RealConstantsSetNo.:2,AREA:1.185E-3，，Izz:1.87E-6(2号实常数用于弦杆)→→Apply→→RealConstantsSetNo.:3,AREA:3.031E-3，，Izz:8.47E-6(3号实常数用于底梁)→→OK(backtoRealConstantswindow)→Close(theRealConstant swindow)(5)定义材料参数定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor→→MaterialProps→→MaterialMo dels→→Structural→→Linear→→Elastic→→Isotropic→→EX:2.1e11,PRXY:0.3(定义泊松比及弹性模量)→→OK→→Density(定义材料密度)→DENS:7800,→→OK→→Close（关闭材料定义窗口）(6)构造桁架桥模型构造桁架桥模型生成桥体几何模型ANSYSMainMenu：Preprocessor→→Modeling→→Create→→Keypoints→→InActive CS→→NPTKeypointnumber：：1，，X，，Y，，ZLocationinactiveCS：：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→→StraightLine→→依次分别连接特征点→→OK网格划分ANSYSMainMenu:Preprocessor→→Meshing→→MeshAttributes→→PickedLines→→选择桥顶梁及侧梁→→OK→→selectREAL:1,TYPE:1→→Apply→→选择桥体弦杆→→OK→→selectREAL:2,TYPE:1→→Apply→→选择桥底梁→→OK→→selectREAL:3,TYPE:1→→OK→→ANSYSMainMen u：Preprocessor→→Meshing→→MeshTool→→位于SizeControls 下的Lines：：Set→→ElementSizeonPicked→→Pickall→→Apply→→NDIV：：1→→OK→→Mesh→→Lines→→Pickall→→OK(划分网格)(7)模型加约束模型加约束ANSYSMainMenu:Solution→→DefineLoads→→Apply→→Struct ural→→Displacement→→OnNodes→→选取桥身左端节点→→OK→→selectLab2:AllDOF(施加全部约束)→→Apply→→选取桥身右端节点→→OK→→selectLab2:UY(施加Y方向约束)→→OK(8)施加载荷施加载荷ANSYSMainMenu:Solution→→DefineLoads→→Apply→→Struct ural→→Force/Moment→→OnKeypoints→→选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→→OK→→selectLab:FY，，Value:-5000→→Apply→→选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→→OK→→selectLab:FY，，Value:-10000→→OK→→ANSYSUtilityMenu：→→Select→→Everything(9)计算分析计算分析ANSYSMainMenu：Solution→→Solve→→CurrentLS→→OK(10)结果显示结果显示ANSYSMainMenu：GeneralPostproc→→PlotResults→→Deedshape→→Defshapeonly →→OK（返回到PlotResults）→→ContourPlot→→NodalSolu→→DOFSolution,Y-Componentof 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ANSYSMainMenu→GeneralPostproc→→ElementTable→→Define Table→→Add→→Lab:[bar_I],Bysequencenum:[SMISC,1]→→OK →→Close定义线性单元J节点的轴力ANSYSMainMenu→→GeneralPostproc→→ElementTable→→Def ineTable→→Add→→Lab:[bar_J],Bysequencenum:[SMISC,1]→→OK→→Close画出线性单元的受力图(见图3-24(b))ANSYSMainMenu→→GeneralPostproc→→PlotResults→→ContourPlot→→LineElemRes→→LabI:[bar_I],LabJ:[bar_J],Fact :[1]→→OK(11)退出系统退出系统ANSYSUtilityMenu：File→→Exit→→SaveEverything→→OK(a)桥梁中部最大挠度值为0.003374m(b)桥梁中部轴力最大值为25380N图3.24桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果【【ANSYS算例算例】】3.4.2(2)基于命令流方式的桁架桥梁结构分析基于命令流方式的桁架桥梁结构分析!%%%%%[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,,$K,7,2 4,0,,$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,,,,!-----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!再恢复选择所有对象LESIZE,all,,,1,,,,,1!对所有对象进行单元划分前的分段设置LMESH,all!对所有几何线进行单元划分!=====在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解/soluNSEL,S,LOC,X,0!根据几何位置选择节点D,all,,,,,,ALL,,,,,!对所选择的节点施加位移约束AllSEL,all!再恢复选择所有对象NSEL,S,LOC,X,32!根据几何位置选择节点D,all,,,,,,,UY,,,,!对所选择的节点施加位移约束ALLSEL,all!再恢复选择所有对象!------基于几何关键点施加载荷FK,4,FY,-5000$FK,6,FY,-5000$FK,5,FY,-10000/replot!重画图形Allsel,all!选择所有信息(包括所有节点、单元和载荷等)solve!求解!=====进入一般的后处理模块/post1!后处理PLNSOL,U,Y,0,1.0!显示Y方向位移PLNSOL,U,X,0,1.0!显示X方向位移!------显示线单元轴力------ETABLE,bar_I,SMISC,1ETABLE,bar_J,SMISC,1PLLS,BAR_ I,BAR_J,0.5,1!画出轴力图finish!结束!%%%%%[ANSYS算例]3.4.2(2)%%%%%end%%%%%%【【ANSYS算例算例】】3.2.5(3)四杆桁架结构的有限元分析四杆桁架结构的有限元分析下面针对【典型例题】3.2.5(1)的问题，在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。

【】王志伟． ２ 建筑 垃圾 的开 发和利用［１ Ｊ建筑 技术开发，０ ０（） ＿ ２０， ６
３ ３－３ ４．
ห้องสมุดไป่ตู้
第五 ， 保证建筑物 的质量和耐久性 ， 坚决杜绝各种偷
工 减 料 、以次 充 好 等 等 为 了谋 取 暴 利 而 采取 降低 工 程 质 量 的现 象 发 生 ， 来 减 少 不 必 要 的 维 修 加 固 ， 至 拆 除 。 从 甚
重要 的意义 ，我们要保证建筑垃圾 的绿色 回收和合理利 用率 。 如果多方施力 ， 必然可 以有效改变建筑垃圾 随意堆 第三 ， 源头上加 以控制 ， 从 向施工企业大力推广新 型 放和露天填埋等处理行 为 ，并使建筑垃圾综合利用成为 建筑材料 ，力求使建设过程 和拆 除过程 中少产生建筑垃 主 流 ， 不 仅 是 对 于 环 境 保 护 而 言 ， 是 对 于 节 约 土 地 、 这 还 圾， 或者即使产生 的垃圾都是 可以回收的。 节约资源而言 ， 意义都积极而深远 。 第 四， 将建筑垃 圾处理分类改革 。 提倡高级 利用 ， 将 建筑垃圾还原 成水泥 、 沥青 ； 推广 中级利用 ， 将建筑垃圾 参 考 文 献 ： 经处理加工成骨料 ， 再制成各种建筑用砖 ， 用作建筑物或 １ 徐 张 对 道路的基础材料 ； 限制低级利用 ， 减少现场分拣 分类利用 ［】刘 超 ， 晓朝 ， 莉 ． 于 建 筑 垃 圾 处 理 现状 的 思 考 及 建 议
２２ 悬 索单 元 ．
法。 采用 Ａ Ｓ Ｓ程序通常所求得 的结果 和实测值 比较相 ＮＹ 近， 能够基本反映结构 的实际状况 。 桥梁 自振特性理论分
析 主 要 用 到 了 Ａ Ｓ Ｓ的 瞬 态 动 力学 分 析功 能 ， ＮＹ 瞬态 动 力 学 分 析 是用 于确 定 承 受 任 意 的随 时 问 变 化 荷 载 的结 构 的

更新时间：2004-05-11图4.2 大桥一阶振形 图4.3 大桥二阶振形图4.4 大桥三阶振形 图4.5 大桥五阶振形某独塔单索面斜拉桥 结构为塔、梁、墩固结体系，主跨为钢箱梁、副跨为混凝土箱梁。

由于该桥受力复杂，所以按照其实际情况，运用ANSYS进行仿真分析，图4.6、4.7分别为该桥的第一、二阶振型，图4.8 为该桥在横桥向地震荷载作用下的变形情况。

计算结果可以较真实地反映大桥的受力和变形情况。

图4.6 一阶振型图4.7 二阶振型图4.8 地震荷载作用下的变形■ 静力分析清华大学基于ANSYS 平台，进行了大跨度双向拉索斜拉桥及悬索桥新型结构布局的全桥仿真，研究和设计了新型“大跨度双向拉索斜拉桥”和“大跨度双向拉索悬索桥”，如图4.9，提供一种用于提高大跨度斜拉桥和悬索桥整体动力学特性和抗风能力的新型双向拉索结构体系，该发明所提供的结构体系可用于设计和建造跨度超过1000m，且对抗风能力和整体动力学特性有很高要求的跨江、跨海大型和特大型斜拉桥，特别适用于那些对稳定性有很高要求的铁路桥，该成果已申请到国家专利。

某大跨度钢结构拱桥 如图4.10，利用ANSYS对该桥进行强度、屈曲全桥仿真分析。

图4.11 为该桥的轴力分布图。

对该桥进行各种载荷工况组合，经过计算分析，发现图4.10 的某些杆件（红颜色赶件）不满足设计要求，需要重新设计。

图4.9 新型大跨度双向拉索悬索桥图4.10 大跨度钢结构拱桥图4.11 大跨度钢结构拱桥的轴力在进行桥梁仿真分析的过程中，离不开各种荷载的组合，桥梁所受的荷载复杂，但归纳起来可分为三类：永久载荷、可变载荷、偶然载荷，ANSYS 可模拟各种载荷工况，如图4.12，并对这些工况进行组合，如图4.13。

图4.12 ANSYS 可模拟的桥梁载荷图4.13 工况组合通过对荷载的组合，ANSYS 可以很方便地找出桥梁最不利荷载位置，如图4.14。

图4.14 判断在活载作用下桥梁的最不利荷载位置二、桥梁局部分析黄洲大桥 是一座V 型刚构连续组合梁桥。

本章介绍桥梁结构的模拟分析。

桥梁是一种重要的工程结构，精确分析桥梁结构在各种受力方式下的响应有较大的工程价值。

模拟不同类型的桥梁需要不同的建模方法，分析内容包括静力分析、动荷载响应分析、施工过程分析等等。

在本章中着重介绍桁架桥、刚架桥和斜拉桥三种类型桥梁。

内容 提要 第6章 ANSYS 桥梁工程应用实例分析本章重点结构分析具体步骤结构静力分析 桁架结构建模方法 结构模态分析本章典型效果图6.1 引言ANSYS通用有限元软件在土木工程应用分析中可发挥巨大的作用。

我们用它来分析桥梁工程结构,可以很好的模拟各种类型桥梁的受力、施工工况、动荷载的耦合等。

ANSYS程序有丰富的单元库和材料库,几乎可以仿真模拟出任何形式的桥梁。

静力分析中,可以较精确的反应出结构的变形、应力分布、内力情况等；动力分析中,也可精确的表达结构的自振频率、振型、荷载耦合、时程响应等特性。

利用有限元软件对桥梁结构进行全桥模拟分析,可以得出较准确的分析结果。

本章介绍桥梁结构的模拟分析。

作为一种重要的工程结构,桥梁的精确分析具有较大的工程价值。

桥梁的种类繁多,如梁桥、拱桥、钢构桥、悬索桥、斜拉桥等等,不同类型的桥梁可以采用不同的建模方法。

桥梁的分析内容又包括静力分析、施工过程模拟、动荷载响应分析等。

可以看出桥梁的整体分析过程比较复杂。

总体上来说,主要的模拟分析过程如下:(1) 根据计算数据,选择合适的单元和材料,建立准确的桥梁有限元模型。

(2) 施加静力或者动力荷载,选择适当的边界条件。

(3) 根据分析问题的不同,选择合适的求解器进行求解。

(4) 在后处理器中观察计算结果。

(5) 如有需要,调整模型或者荷载条件,重新分析计算。

桥梁的种类和分析内容众多,不同类型桥梁的的分析过程有所不同,分析侧重点也不一样。

在这里仅仅给出大致的分析过程,具体内容还要看具体实例的情况。

6.2 典型桥梁分析模拟过程6.2.1 创建物理环境建立桥梁模型之前必须对工作环境进行一系列的设置。

Ansys课程设计2一、题目以64m双线下承式简支钢桁结合梁桥为研究对象，利用ansys建模分析该结合梁桥在各种工况作用下的变形和应力分布，并进行动力仿真分析，检验其设计的合理性。

该桥每个桥墩（台）在横向布置两个支座，支座中心横向间距为11.0m；分析时仅在桥梁两端设置横联（桥门架），若动力分析通不过，可在中间加设两个横联，截面同桥门架；二期恒载按16t计算，活载按中活载计算，双线加载不折减；横梁先按工形截面计算，若应力通不过，可将端横梁改成箱型断面；纵梁外侧桥面板悬臂部分不与横梁连接。

该桥的结构轮廓图分别如图1、图2、图3、图4所示。

图1 立面图图2 下平面图图3 上平纵联图4 横截面图二、 概述Ansys 建模主要采用自底向上的实体建模，即先定义关键点，然后在关键点的基础上连接成线，之后在初步形成的图形上划分网格，生成节点和单元，并定义截面类型，即可得到有限元模型。

主桁的上下弦杆为梯形截面箱梁，采用自定义截面的beam188空间梁单元进行模拟。

混凝土板采用shell91、横联采用shell63空间板单元，混凝土板的厚度取其平均厚度。

其他杆件采用常用截面的beam188空间梁单元进行模拟。

按平截面假定考虑主桁下弦杆、纵梁、横梁以及混凝土板相互之间的偏心，考虑上平纵联与横联、主桁上弦杆之间的偏心，不考虑钢与混凝土板间的滑移。

主桁各杆之间、横梁与主桁下弦杆之间、纵梁与横梁之间、上平纵联与主桁上弦杆之间、横联与主桁竖杆之间都按刚接处理，混凝土板与纵梁的连接按铰接处理。

单元的平均长度为0.5m ，纯钢结构模型一共得到6880个节点，3949个单元。

混凝土板厚：m 2925.0225.0335.0=+混凝土板宽：m 5.81000%22503352=⨯-⨯ 混凝土板截面面积为2486.22925.05.8m =⨯下弦杆、上弦杆的平均高度取为0.6m钢材的弹性模量取：2.1×1011 Pa ，泊松比取：0.3，密度取：7850㎏/m 3 。

在Model模块中选择“Material Props”选项卡
ansys软件操作流程
定义弹性模量、泊松比、密度等材料属性 建立几何体
在Model模块中选择“Model”选项卡
ansys软件操作流程
• 创建梁的几何体，输入梁的截面尺寸等信息
ansys软件操作流程
网格划分 在Model模块中选择“Mesh”选项卡 设置网格大小、网格类型等参数
定义约束和载荷
在简支梁的两个端点上定义约束和 载荷。
边界条件与载荷施加
固定约束
在简支梁的两个端点施加固定约 束，以模拟简支边界条件。
均布载荷
在简支梁的跨中施加均布载荷， 以模拟简支梁受到的集中力。
网格划分与求解
网格划分
对简支梁进行网格划分，可以选 择合适的网格密度以提高求解精
度。
求解设置
在“Solution”菜单下进行求解 设置，包括迭代次数、收敛准则
减少模型规模：减小 模型的规模，降低内 存需求；
如何设置ANSYS软 件中的单位制？
升级硬件：增加物理 内存或使用更好的计 算机配置。
a型时， 选择合适的单位制，如米制或英
制；
在模型树中选择模型名称，进入 Model模块，在Model模块中选 择“Model”选项卡，在弹出的 对话框中选择“Units”选项卡
求解设置
进行求解设置，包括迭代次数、收敛标准等。
求解过程
进行求解，得到桥梁结构的应力分布、位移分布等结果。
06
ansys软件操作流程及常见问题 解答
ansys软件操作流程
建立模型 启动ANSYS软件，选择Workbench模式
创建新的模型文件，命名并保存
ansys软件操作流程

浅析ANSYS在桥梁工程中的应用摘要:文章主要介绍了ANSYS在桥梁工程中常用的单元建模、自振特性的模态分析,以及优化施工方面的应用,希望能为广大的桥梁工程技术人员提供一些参考。

关键词:ANSYS;有限元;桥梁1 ANSYS软件简介ANSYS作为世界知名的大型通用有限元分析软件,已经广泛应用于核工业,铁道,土木工程,地矿,水利等各工业领域。

它除具有图形处理,前处理,分析,后处理和单元库等重要功能外,还有强有力的结构分析功能,如线形动静力分析,非线性动静力分析等。

近年来,紧跟最先进的计算机方法和计算机技术,ANSYS不断发展更新,特别是强大的后处理功能的推出,方便了设计人员在程序进行有限元分析后的数据处理和结果分析,缩短了设计周期,提高了分析精度。

目前,ANSYS已成为桥梁工程结构设计分析是常用的必备软件之一。

2 ANSYS在桥梁工程中的建模设计2.1 梁单元和杆单元组合ANSYS软件具有强大的建模功能。

建模时,先建立结构的几何模型,给出材料参数和单元类型,最后划分网格,形成结构的有限元模型。

ANSYS软件提供了近200种单元,其中桁架、桁拱、拱肋、上下平纵联、横联、上下层桥面系中的纵横梁及撑杆通常采用梁单元模拟(如BEAM188单元),梁拱间的吊索采用空间杆单元模拟(如LINK10单元)。

运用有限元软件ANSYS建立梁、杆的单元模型,可以详细分析桥梁的极限承载力,变形和强度,以及稳定性。

工程上有很多这方面的成功实例。

2.2 悬索单元斜拉索索力的大小对斜拉桥结构的内力状态影响很大。

特别是大跨度斜拉桥,结构几何非线性效应十分明显。

ANSYS目前还不能模拟施加斜拉索索力,也没有专门的拉索单元,工程上通常采用LINK8和LINK10两种杆件单元模拟斜拉索,用等效弹性修正模量或者多段杆单元来考虑拉索的垂度效应、梁柱效应、大位移效应,利用单元的生死特性,单元初应变或者用温度荷载来施加索力。

2.3 桥墩单元和桩基单元有很多研究人员用ANSYS软件中的Solid65单元,模拟分析混凝土结构桥墩的荷载试验,并取得了不少成果。

简单桁架桥梁ansys分析Ansys是一款广泛使用的有限元分析软件，可以用于各种工程结构的分析，包括桁架桥梁。

下面是一个简单的桁架桥梁分析的步骤，使用Ansys进行模拟。

一、建立模型1.创建新的分析：在Ansys中，首先需要创建一个新的分析。

选择适当的分析类型，例如静态分析或动态分析，根据需要进行设置。

2.创建几何体：在Ansys中，可以使用自带的建模工具创建几何体。

对于桁架桥梁，需要创建梁单元和节点。

梁单元用于模拟桥梁的横梁和纵梁，节点用于连接梁单元。

3.定义材料属性：为梁单元分配适当的材料属性，例如弹性模量、泊松比、密度等。

4.网格化：对几何体进行网格化，以生成有限元网格。

可以调整网格密度以获得更精确的结果。

5.边界条件和载荷：定义边界条件和载荷。

对于桁架桥梁，可能需要在支撑处施加固定约束，并在桥面上施加车辆载荷。

二、进行分析1.运行分析：在Ansys中，可以运行分析并观察结果。

可以使用后处理功能来查看结果，例如位移、应力、应变等。

2.检查结果：检查模型的位移、应力、应变等是否符合预期。

如果结果不符合预期，可能需要返回模型进行修正。

三、优化设计1.优化设置：在Ansys中，可以使用优化工具对模型进行优化设计。

设置优化目标，例如最小化总重量或最大化刚度。

2.运行优化：运行优化过程，Ansys将自动调整模型的参数以达到优化目标。

3.检查结果：在优化完成后，检查结果以确保满足设计要求。

四、验证模型1.确认模型的正确性：在完成优化设计后，需要确认模型的正确性。

可以通过与实验数据进行比较，或者与其他分析工具的结果进行比较来验证模型的准确性。

2.进行敏感性分析：可以使用Ansys的敏感性分析功能来确定哪些参数对模型结果影响最大。

这有助于在后续设计中更好地控制这些参数。

3.确认模型的可靠性：确认模型是否符合工程要求和规范。

如果模型满足所有条件，那么可以将其用于实际工程设计。

五、应用模型1.工程设计：在确认模型的正确性和可靠性后，可以将模型应用于实际的工程设计。

桥址概况安庆长江铁路大桥是南京至安庆城际铁路和阜阳至景德镇铁路的重要组成部分，位于安庆前江口汇合口处下游官山咀附近，距上游已建成通车的安庆长江公路大桥约21km；线路在池州侧晏塘镇靠近长江的刘村附近右拐过江，过江后从安庆的长风镇穿过。

安庆铁路长江大桥全长2996.8m，其中主桥采用跨度为101.5+188.5+580+217.5+159.5+116m 的钢桁梁斜拉桥；非通航孔正桥采用6孔跨径64m预应力混凝土简支箱梁；东引桥采用16孔梁长32.6m预应力混凝土简支箱梁；跨大堤桥采用48.9+86+48.8m预应力混凝土连续箱梁；西引桥采用15孔梁长32.6m预应力混凝土简支梁及2孔梁长24.6m预应力混凝土简支梁，其中宁安线采用箱梁，阜景线采用T梁。

主桥桥式及桥型特点主桥采用103+188.5+580+217.5+159.5+117.5m两塔钢桁斜拉桥方案，全长1366m。

主梁为三片主桁钢桁梁，桁间距2x14m，节间长14.5m，桁高15m。

主塔为钢筋混凝土结构，塔顶高程+204.00m，塔底高程-6.00m，斜拉索为空间三索面，立面上每塔两侧共18对索，全桥216根斜拉索。

所有桥墩上均设竖向和横向约束，4#塔与主梁之间设纵向水平约束，3#塔与梁间使用带限位功能的粘滞阻尼器。

主梁为”N”字型桁式，横向采用三片桁结构，主桁的横向中心距各为14m，桁高15m，节间距14.5m[2]。

结构构造主桥采用两塔钢桁斜拉桥方案，主梁为三片主桁钢桁梁，主桁上下弦杆均为箱型截面，上弦杆内高1000mm，内宽1200mm，板厚20～48mm。

下弦杆内高1400mm，宽1200mm，板厚20～56mm。

下弦杆顶板向桁内侧加宽700mm与整体桥面板焊接。

腹杆主要采用H型截面。

H型杆件宽1200mm，高720和760mm，板厚20～48mm。

根据不同的受力区段选用不同的杆件截面，在辅助墩附近的压重区梁段，腹杆采用箱型截面杆件。

ANSYS经典应用实例首先，我们来看一个经典的结构分析问题：桥梁的静力学分析。

假设我们需要对一座跨度较大的桥梁进行设计和分析。

首先，我们需要建立桥梁的几何模型，并定义桥梁的材料特性和荷载情况。

然后，使用ANSYS软件进行分析。

在ANSYS中，我们可以使用不同的单元类型来建立桥梁的有限元模型。

常见的单元类型有梁单元、板单元和壳单元。

对于桥梁结构来说，我们通常使用梁单元来建模。

首先，我们需要定义桥梁的截面几何形状和材料特性。

ANSYS提供了丰富的材料库，可以选择合适的材料进行模拟。

然后，我们需要划分梁单元的网格，可以使用ANSYS自带的网格划分工具或者手动划分。

在建立了桥梁的有限元模型之后，我们可以给桥梁施加荷载，进行静力学分析。

荷载可以分为静载荷和动载荷。

静载荷包括自重和外部施加的荷载，如车辆荷载、行人荷载等。

动载荷包括地震荷载和风荷载等。

在ANSYS中，我们可以通过定义节点荷载或者面荷载来施加荷载。

同时，我们也可以选择不同的荷载组合进行分析。

完成荷载施加之后，我们可以进行结构的静力学分析。

静力学分析主要是计算结构的位移、应力和应变等关键参数。

ANSYS提供了多种分析方法，如静态分析、模态分析、频率响应分析等。

对于桥梁结构来说，静态分析是最常见的分析方法。

在静态分析中，我们可以得到结构的位移、应力和应变分布，并对其进行验证和优化。

除了静力学分析，ANSYS还可以用于疲劳分析、稳定性分析、动力学分析等。

疲劳分析是用于评估结构在重复加载下的损伤程度和寿命，稳定性分析是用于评估结构的抗侧移性能，动力学分析是用于研究结构在振动荷载下的响应。

这些分析方法可以帮助工程师更好地设计和优化结构。

总结起来，ANSYS在结构分析中的经典应用实例包括桥梁的静力学分析、疲劳分析、稳定性分析和动力学分析等。

通过使用ANSYS软件，工程师可以更加深入地了解结构的性能，并进行有效的设计和优化。

ANSYS 3D橋樑分析一橋樑兩端點承受向下力量(FY=100000N)，如上圖，已知下方承受簡支鋼架(A=0.0187，IZZ=0.00017，IYY=0.00054，TKZ=0.4，TKY=0.4)，每段12m共6段全長72m，高度16m，橋寬10m，橋面板0.3m厚的混凝土。

開始－＞程式集－＞ANSYS5.7－＞Interactive檢查Production Selection及Working Directory、修改Initial Jobname為3DBridge後－＞RUN 進入ANSYS，在Main Menu點選1.Preferences－＞點選Structural－＞OK進入Preprocessor2.Preprocessor－＞Element Type－＞Add/Edit/Delete－＞Add－＞選擇Structural Beam 3Delastic 4－＞Apply－＞選擇Structural Shell Elastic 4node 63－＞OK－＞Close－＞3.Real Constant－＞Add/Edit/Delete－＞選擇Type 1 Beam 4－＞Add－＞OK－＞在AREA框內輸入0.0187、IZZ框內輸入0.00017、IYY框內輸入0.00054、TKZ框內輸入0.4、TKY 框內輸入0.4－＞OK－＞選擇Type 2 Shell 63－＞Add－＞在TK(I)框內輸入0.3－＞OK－＞Close－＞4.Material Props－＞Material Models－＞Structural－＞Linear－＞Elastic－＞Isotropic－＞在EX框內輸入2e11、在PRXY框內輸入0.3、在Density框內輸入7850－＞在下拉式Material －＞New Model－＞確認材料ID為2後OK－＞Structural－＞Linear－＞Elastic－＞Isotropic－＞在EX框內輸入0.35e11、在PRXY框內輸入0.1667、在Density框內輸入2500－＞OK－＞ －＞鋼架5.Modeling Create－＞Nodes－＞In Active CS－＞產生對話框在NPT框內輸入1、在XYZ框內分別輸入0、0、-5－＞OK－＞6.在Modeling Copy－＞Nodes－＞Cop－＞點選框點選Pick all產生對話框在ITIME框內輸入4、在DX框內輸入12、在INC框內輸入4－＞OK－＞點選框點選Pick all產生對話框在ITIME框內輸入2、在DZ框內輸入10、在INC框內輸入1－＞OK－＞點選框點選節點2、6、10－＞OK－＞產生對話框在ITIME框內輸入2、在DY框內輸入16、在INC 框內輸入1－＞OK－＞點選框點選節點3、7、11－＞OK－＞產生對話框在ITIME框內輸入2、在DZ框內輸入-10、在INC框內輸入1－＞OK－＞7.Modeling Create－＞Element－＞Auto Numbered Thru Nodes－＞出現點選框分別點選節點2、6－＞Apply－＞點選節點6和10、節點10和14、節點1和5、節點5和9、節點9和13、節點3和7、節點7和11、節點4和8、節點8和12、節點1和2、節點3和4、節點5和6、節點7和8、節點9和10、節點11和12、節點13和14－＞OK－＞8.Modeling Create－＞Element－＞Auto Numbered Thru Nodes－＞出現點選框分別點選節點11和14－＞Apply－＞點選節點12和13－＞OK－＞9.Modeling Create－＞Element－＞Auto Numbered Thru Nodes－＞出現點選框分別點選節點3、6－＞Apply－＞點選節點6和11、節點4和5、節點5和12、節點2和3、節點1和4、節點6和7、節點5和8、節點10和11、節點9和12－＞OK－＞混凝土10.Modeling Create－＞Elements－＞Element Attributes－＞出現對話框確認混凝土ElementType及Material Number和Real Constant均為2－＞OK11.Modeling Create－＞Element－＞Auto Numbered Thru Nodes－＞出現點選框分別點選節點1、2、6、5－＞Apply－＞點選節點5、6、10、9－＞Apply－＞點選節點9、10、14、13－＞OK－＞全模型並壓縮檔案12.Modeling Reflect－＞Nodes－＞打開Reflect Nodes對話框－＞點選框選Pick all－＞在第二個對話框點選Y-Z Plane－＞在INC框內輸入14－＞OK－＞13.Modeling Reflect－＞Element－＞Auto Numbered打開Reflect Elem對話框－＞點選框選Pick all－＞在第二個對話框點NINC框內輸入14－＞OK－＞14.在Numbering Ctrls－＞將Merge Item打開、Label選ALL－＞OK15.在Numbering Ctrls－＞將Compress Number打開、Label選ALL－＞OK進入Solution16.Solution－＞Loads Apply－＞Structural Displacement－＞On Nodes－＞以點選框點選節點23和24－＞OK－＞出現對話框在Lab2選取UXUYUZ、在V ALUE框內輸入0－＞Apply －＞點選節點13和14－＞OK－＞在對話框Lab2選取UYUZ、在V ALUE框內輸入0－＞OK－＞17.Solution－＞Loads Apply－＞Structural Force/Moment－＞On Nodes－＞出現點選框點選節點1和2－＞OK－＞出現對話框在Lab選FY、在V ALUE輸入-100000－＞OK－＞ －＞18.Solution－＞Loads Apply－＞Structural Inertial－＞Gravity－＞Global－＞出現對話框在ACEL Y輸入9.8－＞OK－＞19.Solve Current LS－＞出現對話框點選OK－＞運算進行中、注意文字視窗敘述－＞在黃色對話框Solution is done點選OK、關閉文字視窗－＞進入General PostProc20.General PostProc－＞List Results－＞Nodal Solution－＞出現對話框在DOF Solution AllDOFs DOF－＞OK－＞產生文字視窗檢查各節點之位移－＞ －＞21.General PostProc－＞List Results－＞Reaction Solu－＞出現對話框在Lab選All Items－＞OK－＞產生文字視窗檢查各節點之反作用力－＞ －＞22.在下拉式Utility Menu選取PlotCtrls－＞Animate－＞Deformed Shape－＞OK－＞Close23.在下拉式Utility Menu選取PlotCtrls－＞Hard Copy－＞To File－＞在選取框中點選JPEG、Reversed Video、存檔成3DBridge.jpg－＞OK如背景有顏色先至PlotCtrls－＞Style－＞Background－＞取消Display Picture Background 24.在下拉式Utility Menu選取File－＞Save as Jobname.db。

算
第8页，共14页。
3 ANSYS软件的特点
建模能力强 求解能力强
后处理功能强
第9页，共14页。
3.1 建模
几何建模 几何模型转换
直接建模
网格划分
灵活方便的边界条件施加方式
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3.2 求解能力强
直接解法 迭代求解法 模态特征值计算方法
流体力学求解方法
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2.1 前处理模块
定义单元类型
设置材料属性
实体建模
网格划分
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2.2 分析计算模块
定义分析类型
施加载荷 施加位移约束条件 求解
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2.3 后处理模块
计算报告自动生成 结果显示菜单
显示优化灵敏度及优化变量曲线 结果动画显示 提供对计算结果的加、减、积分、微分计
电磁场后处理量的计算 优选ANSYS工程应用介绍
5 ANSYS能完成的工作
研究物理响应，如应力水平、温度分布或电磁场
流场后处理量的计算 ANSYS工程应用介绍
ANSYS软件的操作方式
3 ANSYS软件的特点 进行优化设计，减小产品费用
时间历程分析功能 能够施加运行载荷或其它设计性能参数
ANSYS软件融结构、热、流体、电磁、声学于一体 ANSYS软件的组成 优选ANSYS工程应用介绍 显示优化灵敏度及优化变量曲线 提供对计算结果的加、减、积分、微分计算 ANSYS软件的基本功能
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4 ANSYS软件的基本功能
结构静力学分析 结构动力学分析 结构非线性分析
运动学分析
热分析
电磁场分析 流体动力学分析
声场分析 压电分析

顺昌人行悬索桥ANSYS有限元模拟课程名称：《索结构》姓名：***（N022005156）桥隧工程李秀芳（N012005131）结构工程指导老师：彭大文（教授）陈昀明报告日期：2003年2月28日福州大学土木建筑工程学院2003年2月28日一、顺昌人行悬索桥简介设计人行荷载2.5kN/m.主索跨度348米，失高20米，桥面净宽2.5米。

主索采用7根φ42（7⨯19）共14根。

桥面系吊索用19的钢丝绳。

桥面系长度268米。

桥面两端标高为1.00米，跨中标高为4.00米，呈抛物线型。

二、有限单元模型2．1基本假定由于悬索桥的受力传力体系的复杂性，顺昌人行悬索桥桥面系统的构件多样，空间位置的复杂性，对其有限元模型作了一些合理的假定，并最大程度地保证简化后的有限元模型质量，刚度的不变性：（1）结构部分归类为横向工字梁，纵向工字梁，纵向槽钢、斜向支撑，主塔竖向构件，主塔横向构件，主索，竖向吊杆，桥面板。

（2）主塔竖向构件在全部高度，主塔横向构件在全部长度上只有一个截面属性，忽略倒角的影响；主塔竖向构件底端直接固接。

（3）主索与桥塔横向构件的连接采用自由度耦合来模拟。

（4）桥面的横、纵、斜向的梁及桥面板处于同一平面内，而其相应的面外刚度的计算以此为基准。

（5）由于本模型没有用来计算横向风载的影响，所以缆风绳没有2．2单元类型在有限元模型中，使用了三种单元类型对悬索桥的桥塔、桥面系、缆索进行了模拟。

他们分别是三维弹性梁单元（BEAM4），三维杆单元（LINK10），板壳单元（SHELL10），各个单元的类型简述如下：（1）B eam4可承受拉力、压力、扭矩、弯矩.每个节点有6个方向的自由度.可以考虑应力刚化,大变形等特性。

（见图1）图1 Beam4示意图（2）Link10Link10单元在每个节点上有三个自由度：沿节点坐标系x、y、z方向的平动。

适用于模拟3-D空间桁架,杆件,弹簧等结构.使用只拉选项时,如果单元受拉,刚度九消失,以此来模拟缆绳的松弛或链条的松弛.可只承受轴向拉力或只承受轴向压力,无法承受弯矩.元素具有塑性,徐变,膨胀,应力强化,大变形和大应变等特性。

用Ansys分析斜拉桥的变形、应力分布与优化问题背景: 第三届结构设计大赛, 题目为: 承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型设计。

参赛作品为一个斜拉桥比赛所用材料: 桐木若干, 白乳胶一瓶。

比赛要求：保证小车通过的同时, 桥应力求重量轻, 轻者可进入决赛。

参赛实验台示意图比赛计算参数:木杆的抗拉强度表设计方案数据: 根据所给材料, 经过计算我们预计需要使用: 主梁: 4根6*6.4*6, 55*1截取18mm宽, 55*2截取15mm宽；拉塔: 2根6*6, 3*4作桁架；梁的固定用1根3*4；桥墩: 2根3*4, 55*1的木片作桁架结构。

下脚料把主梁两端各加长20mm, 并把端面做成梯形以使桥梁稳定。

桥梁简支模型:其中(5)、(7)、(8)为拉索, (6)为拉塔, (1)、(2)、(3)、(4)为主梁, 1.2.5为三个支座, 塔高为330mm, 2.3的距离为250mm, 3.4的距离为200mm。

当小车经过2.5之间时, 梁最容易发生破坏。

加载条件：预赛——空车(重9.88kg)行驶, 桥面板由长度为30mm的若干铝板, 用柔绳串接而成, 重量为2.8kg。

Ansys分析目的：使用ansys分析软件对桥的应力分布进行分析, 对结构进行改进与优化。

Ansys建模数据:步骤：定义单元类型: 桐木材料选取单元类型: Beam 188 拉索材料选取单元类型为Link 10。

定义单元实常数: Link 10单元的实常数AREA定义为3.14*2.25/4。

其中Beam 188不需要定义实常数。

定义材料属性: 材料属性如图。

定义梁截面类型: 主梁: 8*8, 侧梁:5*5, 桁架: 3*3（全部为矩形）, 拉索: R=1.5（圆形）。

建模: 建立节点模型, 利用建模工具建立节点, 再用lines—straight lines连接节点形成线模型。

划分网格：利用Meshing—Mesh attributes—picked lines, 根据不同单元属性, 不同材料属性, 不同截面属性选择线, 划分网格。

用ANSYS进行桥梁结构分析谢宝来华龙海引言：我院现在进行桥梁结构分析主要用桥梁博士和BSACS，这两种软件均以平面杆系为计算内核，多用来解决平面问题。

近来偶然接触到ANSYS，发现其结构分析功能强大，现将一些研究心得写出来，并用一个很好的学习例子（空间钢管拱斜拉桥）作为引玉之砖，和同事们共同研究讨论，共同提高我院的桥梁结构分析水平而努力。

【摘要】本文从有限元的一些基本概念出发，重点介绍了有限元软件ANSYS平台的特点、使用方法和利用APDL语言快速进行桥梁的结构分析，最后通过工程实例来更近一步的介绍ANSYS进行结构分析的一般方法，同时进行归纳总结了各种单元类型的适用范围和桥梁结构分析最合适的单元类型。

【关键词】ANSYS有限元APDL结构桥梁工程单元类型一、基本概念有限元分析(FEA)是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。

还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。

真实系统有限元模型自由度(DOFs)用于描述一个物理场的响应特性。

节点和单元1、每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。

2、作为一个整体，单元形成了整体结构的数学模型。

3、信息是通过单元之间的公共节点传递的。

4、节点自由度是随连接该节点单元类型变化的。

单元形函数1、FEA 仅仅求解节点处的DOF 值。

2、单元形函数是一种数学函数，规定了从节点DOF 值到单元内所有点处DOF 值的计算方法。

3、因此，单元形函数提供出一种描述单元内部结果的“形状”。

4、单元形函数描述的是给定单元的一种假定的特性。

5、单元形函数与真实工作特性吻合好坏程度直接影响求解精度。

6、DOF 值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解，但单元内的平均值与实际情况吻合得很好。

7、这些平均意义上的典型解是从单元DOFs 推导出来的（如，结构应力，热梯度）。