基于ANSYS的桁架桥简单的力学分析

辽宁工程技术大学课程设计课程大型工程分析软件及应用题目平面桁架的静力分析院系力学与工程学院专业班级学生姓名学生学号2018年01月07 日力学与工程学院课程设计任务书课程 大型工程分析软件及应用课程设计题目 平面桁架的静力分析专业 姓名主要内容：1、 小型铁路桥由横截面积为3250mm 2的钢制杆件组装而成。

一辆火车停在桥上，EX=2.1×105MPa ，μ=0.3，ρ=7.8×103kg/m 3。

试计算位置R 处由于载荷作用而沿水平方向移动的距离以及支反力，同时，分析各个节点的位移和单元应力。

2、 试件的几何参数设计报告目录a=1ma=1m a=1m b=1mRF2=280KNF1=210KN第1章概述................................................................................................................... - 3 -1.1 课程设计的意义、目的..................................................................................................... - 3 - 第2章 ANSYS详细设计步骤........................................................................................ - 3 -2.1问题分析.............................................................................................................................. - 3 -2.2基于ANSYS分析的步骤................................................................................................... - 3 -2.2.1启动ANSYS，进入ANSYS界面........................................................................... - 4 -2.2.2定义工作文件名和分析标题.................................................................................... - 4 -2.2.3设定分析类型............................................................................................................ - 4 -2.2.4选择单元类型............................................................................................................ - 4 -2.2.5定义实常数................................................................................................................ - 5 -2.2.6定义力学参数............................................................................................................ - 5 -2.2.7存盘............................................................................................................................ - 6 -2.2.8创立关键点先、线.................................................................................................... - 6 -2.2.9设置、划分网格........................................................................................................ - 8 -2.2.10施加荷载并求解.................................................................................................... - 10 - 第3章设计结果及分析............................................................................................. - 13 -3.1显示桁架变形图................................................................................................................. - 13 -3.2列表显示节点解................................................................................................................. - 14 -3.3上述分析对应的命令流如下：......................................................................................... - 15 - 结论............................................................................................................................... - 17 - 心得体会....................................................................................................................... - 17 - 参考文献....................................................................................................................... - 18 -设计报告第1章概述1.1 课程设计的意义、目的1〕ANSYS模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性〔固有频率和振型〕，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷的重要参数，也可作为其他动力学分析的起点，是进行谱分析或模态叠加法普响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

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。

基于ansys的钢桁架桥的分析和计算姓名: 马彦学院：建筑与环境专业：工程力学学号：1043055033指导老师：朱哲明2013/6/151.问题简述钢桁架桥简图如下，尺寸如图，单元长12m，高16m。

设桥面板为0.3m厚的混凝土板。

杆件截面号形状规格端斜杆 1 工字梁400*400*16*16上下弦 2 工字梁400*400*12*12横向连接梁 2 工字梁400*400*12*12其他腹杆 3 工字梁400*300*12*12参数钢材混凝土EX 2.1x1011 3.5x1010PRXY 0.3 0.1667DENS 7850 25002.材料实常数3.半横架桥模型镜面对称，生成整体模型3.施加约束及受力4.计算及分析结果◆整体位移云图◆结点总位移矢量图◆单元第一主应力云图◆单元第二主应力云图◆单元第三主应力云图◆节点位移结果PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATESYSTEMNODE UX UY UZ USUM1 0.18808E-02-0.20919E-01 0.70316E-03 0.21015E-012 0.11411E-02-0.21354E-01 0.59772E-03 0.21393E-013 0.14813E-02-0.20809E-01 0.11202E-02 0.20892E-014 0.15919E-02-0.20373E-01 0.11392E-02 0.20467E-015 0.22549E-02-0.18918E-01 0.10528E-02 0.19081E-016 0.23458E-02-0.18310E-01 0.10055E-02 0.18487E-017 -0.10050E-02-0.18459E-01-0.38731E-02 0.18887E-018 -0.11376E-02-0.19066E-01-0.38598E-02 0.19486E-019 0.24977E-02-0.12074E-01 0.72603E-03 0.12351E-0110 0.29237E-02-0.11079E-01 0.68719E-03 0.11479E-0111 -0.35033E-02-0.10438E-01-0.84626E-02 0.13887E-0112 -0.38537E-02-0.10965E-01-0.84226E-02 0.14353E-0113 0.27521E-02 0.0000 0.0000 0.27521E-0214 0.34768E-02 0.0000 0.0000 0.34768E-0215 0.82671E-03-0.17947E-01 0.14911E-03 0.17967E-0116 0.67748E-03-0.19250E-01 0.10648E-03 0.19262E-0117 0.42077E-02-0.19398E-01 0.59595E-02 0.20725E-0118 0.40812E-02-0.18095E-01 0.59727E-02 0.19488E-0119 0.40101E-03-0.10784E-01 0.34385E-04 0.10791E-0120 0.34470E-03-0.12307E-01 0.25523E-06 0.12312E-0121 0.69212E-02-0.11199E-01 0.10204E-01 0.16656E-0122 0.65820E-02-0.10142E-01 0.10244E-01 0.15847E-0123 0.0000 0.0000 0.0000 0.000024 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000MAXIMUM ABSOLUTE VALUESNODE 21 2 22 2VALUE 0.69212E-02-0.21354E-01 0.10244E-01 0.21393E-01◆单元受力结果PRINT ELEMENT TABLE ITEMS PER ELEMENT***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J1 -49659. 7936.32 -42695. -3502.73 -9873.9 -28642.4 9567.9 -51440.5 -15016. 23374.6 -22120. -5510.47 -26981. -11385.8 -33355. 18549.9 -17656. -15556.10 -16095. -16301.11 -16203. -16943.12 -12683. -20132.13 4836.6 5157.114 -17901. -18351.15 -2331.6 23001.16 -18331. -20015.17 -6067.9 50464.18 -19568. -26493.19 -5052.8 51411.20 -26836. -34142.21 -23626. -29919.22 -32522. -21349.23 -35649. -25215.24 -699.47 1061.525 690.13 -1048.326 5802.4 -1462.327 -9677.8 5182.928 16212. -4765.129 -4310.8 3979.130 -25.038 0.000031 -9.3064 0.000032 23.898 0.000033 -3569.2 -42609.34 8110.9 -49823.35 -5544.6 -22051.36 -11343. -27005.37 18453. -33238.38 -28592. -9977.139 -51593. 9648.540 23614. -15193.41 -16998. -16116.***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J42 -20120. -12682.43 -15489. -17761.44 -16350. -16082.45 5157.1 4836.646 -18351. -17901.47 -2225.2 22850.48 -18463. -19869.49 -6087.5 50530.50 -19228. -26843.51 -5332.4 51796.52 -21374. -32473.53 -25205. -35655.54 -34114. -26894.55 -29953. -23607.56 -1061.5 699.4757 1048.3 -690.1358 5171.8 -9672.159 -1448.6 5796.560 3928.8 -4269.361 -4732.8 16215.62 -20.844 0.000063 -5.2944 0.000064 36.585 0.0000MINIMUM VALUESELEM 39 4VALUE -51593. -51440.MAXIMUM VALUESELEM 40 51VALUE 23614. 51796.5.命令流文件/FILNAM,Structural/TITLE,Truss Bridge Static Analysis/COM,Structural/prep7et,1,beam4et,2,shell63sectype,1,beam,i,,0 !定义工字型截面secoffset,cent !截面至心不偏移secdata,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 !定义工字型截面参数sectype,2,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0sectype,3,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0r,1,0.0187,0.00017,0.00054,0.4,0.4,0, !定义单元实常数r,2,0.0141,0.128e-3,0.415e-3,0.4,0.4,,r,3,0.0117,0.541e-4,0.324e-3,0.3,0.4,,r,4,0.3,,,,,,MP,EX,1,2.1E11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7850MP,EX,2,3.5E10MP,PRXY,2,0.1667MP,DENS,2,2500N,,0,0,-5,,,, !创建节点，复制结点NGEN,4,4,ALL,,,12,,,1,NGEN,2,1,ALL,,,,,10,1,NGEN,2,1,2,10,4,,16,,1,NGEN,2,1,3,11,4,,,-10,1,TYPE,1MAT,1REAL,1ESYS,0 !单元坐标系SECNUM,1TSHAP,LINEE,11,14 !建立单元TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,2 TSHAP,LINE E,2,6E,6,10E,10,14 E,1,5E,5,9E,9,13E,3,7E,7,11E,4,8E,8,12E,1,2E,3,4E,5,6E,7,8E,9,10E,13,14 TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,3 TSHAP,LINE E,3,6E,6,11E,4,5E,5,12E,2,3E,1,4E,6,7E,5,8E,10,11 E,9,12TYPE,2MAT,2REAL,1 ESYS,0TSHAP,QUADE,1,2,6,5E,5,6,10,9E,9,10,14,13NSYM,X,14,ALLESYM,,14,ALLNUMMRG,ALL,,,,LOW NUMCMP,ALL FINISH/SOLNSEL,S,,,23,24D,ALL,,,,,,UX,UY,UZ,,, NSEL,S,,,13,14D,ALL,,,,,,UY,UZ,,, NSEL,S,,,1,2F,ALL,FY,-100000 ALLSEL,ALL ACEL,0,10,0, ANTYPE,0SOLVEFINISH/POST1PLDISP,2PLNSOL,U,SUM,0,1PLVECT,U,,,,VECT,NODE,ON,0ETABLE,zhou_i,SMISC,1ETABLE,zhou_j,SMISC,7ETABLE,zhou_i,SMISC,2ETABLE,zhou_j,SMISC,8ETABLE,zhou_i,SMISC,6ETABLE,zhou_j,SMISC,12PRETAB,ZHOU_I,ZHOU_J,JIAN_I,JIAN_J,WAN_I,WAN_J PLLS,ZHOU_I,ZHOU_J,1,0PRNSOL,U,COMPFINISH/EXIT。

Ansys桥梁应用—桁架桥的受力仿真黑宝平航天与建筑工程学院摘要：本文利用仿真分析软件ANSYS对桁架桥实现全桥建模，进而进行受力分析，对总体结构，以及桁架中各弦杆、腹杆和横梁的位移进行仿真。

得出一些结论，为同类工程结构的有限元分析提供参考。

关键字：仿真分析软件ANSYS；全桥建模；受力分析；仿真1 工程简况桁架桥即truss bridge，指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。

桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。

在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。

弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。

大跨度桥架的桥高沿跨径方向变化，形成曲弦桁架；中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。

桁架结构可以形成梁式、拱式桥，也可以作为缆索支撑体系桥梁中的主梁(或加劲梁)。

桁架桥梁绝大多数采用钢材修建，亦有采用预应力混凝土修建的例子。

我国比较有名的桁架桥梁有：武汉长江大桥(三联3×128m连续钢桁梁，1957年，为“万里长江第一桥”)、南京长江大桥(三联3×160m连续钢桁梁，1969年)、九江长江大桥(180m+260m+160m梁拱组合体系，1993年)、芜湖长江大桥(180m+312m+180m钢桁斜拉桥，1999年)和香港青马大桥(主跨1377m钢桁加劲梁悬索桥，1997年)，目前已动工修建的重庆朝天门大桥为190m+552m+190m钢桁拱桥，将成为世界最大跨径拱桥。

桁架桥为空腹结构，因而对双层桥面有很好的适应性，以上列举的几座桥均布置为双层桥面。

随着计算能力的提高及方法的改进，可以计算更大跨径、更高强超静定次数的桁架桥。

在同样跨径的桥梁中，桁架桥一般总是人们的首选，因为大有成熟而快捷的计算方法和施工技术作为保证。

而且由于预应力技术的出现，使桁架桥的经济性更加突出，人们通过施加预应力筋可以使桥梁的材料节省10％以上。

ANSYS结构静⼒学分析应⽤实例解析--钢桁架桥的受⼒分析1. 问题描述钢桁架桥简图如下，已知下承式简⽀钢桁架桥长72m，每个节段为12m，桥宽10m，⾼16m。

设桥⾯板为0.3m厚的混凝⼟板。

2. 求解步骤2.1 建⽴⼯作⽂件名和⼯作标题/FILNAME,Structural/TITLE,Truss Bridge Static Analysis2.2 过滤图形界⾯/COM, Structural ! 指定分析类型为结构分析2.3 定义单元类型/PREP7ET,1,BEAM4ET,2,SHELL632.4 定义梁单元截⾯Main Menu>Preprocessor>Sections>Beam>Common SectionsSECTYPE,1,BEAM,I, , 0 ! 定义⼯字型截⾯ SECOFFSET, CENT ！截⾯质⼼不偏移SECDATA,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 ！定义⼯字型截⾯参数SECTYPE,2,BEAM,I, , 0 ! 定义⼯字型截⾯SECOFFSET, CENT ！截⾯质⼼不偏移SECDATA,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！定义⼯字型截⾯参数SECTYPE,3,BEAM,I, , 0 ! 定义⼯字型截⾯SECOFFSET, CENT ！截⾯质⼼不偏移SECDATA,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0 ！定义⼯字型截⾯参数2.5 定义实常数Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/DeleteR,2,0.0141,0.128E-3,0.415E-3,0.4,0.4R,3,0.0117,0.541E-4,0.324E-3,0.3,0.4R,4,0.32.6 定义材料属性MP,EX,1,2.1E11 ! 定义钢材的材料属性MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7800MP,EX,2,3.5E10 ! 定义混凝⼟的材料属性MP,PRXY,2,0.1667 MP,DENS,2,25002.7 创建有限元模型2.7.1 ⽣成半跨桥的节点N,,0,0,-5NGEN,4,4,ALL,,,12,,,1NGEN,2,1,ALL,,,,,10,1NGEN,2,1,2,10,4,,16,,1NGEN,2,1,3,11,4,,,-10,12.7.2 ⽣成半跨桥单元TYPE,1MAT,1REAL,1ESYS,0SECNUM,1 ！选择截⾯编号TSHAP,LINE !选择线性单元E,11,14 E,12,13TYPE,1MAT,1REAL,2ESYS,0SECNUM,2 ！选择截⾯编号TSHAP,LINE !选择线性单元E,2,6 E,6,10E,10,14E,1,5E,5,9E,3,7E,7,11E,4,8E,8,12E,1,2E,3,4E,5,6E,7,8E,9,10E,11,12E,13,14TYPE,1MAT,1REAL,3ESYS,0SECNUM,3 ！选择截⾯编号TSHAP,LINE !选择线性单元E,3,6E,6,11E,4,5E,5,12E,2,3E,1,4E,6,7E,5,8E,10,11E,9,12TYPE,2MAT,2REAL,4ESYS,0SECNUM,3 ！选择截⾯编号TSHAP,QUAD !选择四边形单元E,1,2,6,5 E,5,6,10,9E,9,10,14,13Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>NodesNSYM,X,14,ALL ! 所有节点以YOZ 平⾯对称ESYM,,14,ALL ！所有单元以YOZ 平⾯对称2.7.4 合并重合节点和单元NUMMRG,ALL,,,,LOW ! 合并重复节点单元，编号取较⼩者NUMCMP,ALL ! 压缩节点单元等编号2.7.5 保存模型并退出前处理器SA VE,’mo_xing’,’db’FINISH2.8 施加位移约束/SOL2.8.1 施加位移约束NSEL,S,,,23,24 ! 选择左端节点D,ALL,,,,,,UX,UY,UZ ! 对左端节点施加位移约束NSEL,S,,,13,14 ! 选择右端节点D,ALL,,,,,,UY,UZ ! 对右端节点施加位移约束2.8.2 施加集中⼒NSEL,S,,,1,2 ! 选择中间节点F,ALL,FY,-100000 ! 对中间节点施加竖向集中⼒荷载2.8.3 施加重⼒ALLSEL,ALLACEL,0,10,0 ! 施加重⼒2.9 求解计算ANTYPE,0SOLVEFINISH2.10 查看计算结果2.10.1 查看结构变形图/POST1PLDISP,2 ! 显⽰结构变形图2.10.2 云图显⽰位移PLNSOL,U,SUM,0,1 ! 显⽰总位移云图Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector Plot>PredefinedPLVECT,U,,,,VECT,NODE,ON,0 ! 显⽰节点总位移⽮量图2.10.4 显⽰结构内⼒图2.10.4.1 定义单元表Main Menu>General Postproc>Element Table>Define TableETABLE,zhouli_i,SMISC,1 ! 定义单元表轴⼒ETABLE,zhouli_j,SMISC,7ETABLE,jianli_i,SMISC,2 ! 定义单元表剪⼒ETABLE,jianli_j,SMISC,8ETABLE,wanju_i,SMISC,6 ! 定义单元表弯矩ETABLE,wanju_j,SMISC,122.10.4.2 列表单元表结果PRETAB, zhouli_i, zhouli_j, jianli_i, jianli_j, wanju_i, wanju_j ! 列表显⽰单元表结果Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem ResPLLS, zhouli_i, zhouli_j,1,0 ! 显⽰轴⼒图。

第一章工程简介1.1工程概况一、结构设计本工程为单线铁路刚桁架桥，铁路线穿过山区桁架桥跨越峡谷，设计桥梁为简支栓焊桁架桥。

整座桥梁主要由桁架构成的桥跨结构和桥墩、桥台组成，为下承式桥。

该桥的跨度为64m，两侧桥台为重力式，其桥跨的的布置及各种杆件的尺寸如图1所示：图1 桥跨的布置以及各种杆件的基本尺寸注：桥跨的单位为m，各种杆件的截面尺寸单位为mm；所有杆件皆为H型截面，所用钢材为16Mnq;图中1为上下弦杆，2为端斜杆，3为直腹杆，4为斜腹杆。

桁架由上弦、下弦、腹杆组成；腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆；本设计中上下弦杆，端斜杆，直腹杆杆，斜腹杆分别采用不同同的工字钢。

由于杆件本身长细比较大，虽然杆件之间的连接可能是“固接”，但是实际杆端弯矩一般都很小，因此，设计分析时可以简化为“铰接”。

简化计算时，杆件都是“二力杆”，只承受压力或者拉力，而不产生弯矩和剪力。

由于桥梁跨度较大，而单榀的桁架“平面外”的刚度较弱，因此，“平面外”需要设置支撑，设计桥梁时，“平面外”一般也是设计成桁架形式，这样，桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。

有些桥梁桥面设置在上弦，因此力主要通过上弦传递；也有的桥面设置在下弦，由于平面外刚度的要求，上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。

桁架的弦杆在跨中部分受力比较大，向支座方向逐步减小；而腹杆的受力主要在支座附件最大，在跨中部分腹杆的受力比较小，甚至有理论上的“零杆”。

二、施工方法设计采用拖拉法架设简支栓焊桁架桥，其施工步骤为：1.在桥头路基上布置滑道，其滑道的数量要进行计算确定；2.在滑道上拼装钢梁；3.按照牵引设备进行技术检查，合格后开始拖拉钢梁只预定的桥孔位置；4.钢梁降落就位。

技术检查内容包括:钢梁的拼装质量、钢梁的拱度是否满足设计要求；加固杆件的数量、位置和质量是否满足要求；钢梁的中心位置和标高、滑道的设置、牵引动力的配置情况、落梁的设备、信号和照明、施工流程及人身设备安全。

钢桁架桥梁结构的ANSYS分析摘要本文中采用有限元分析法，在大型有限元分析软件ANSYS平台上分析桥梁工程结构，很好地模拟桥梁的受力、应力情况等。

在静力分析中，通过加载各种载荷，得出结构变形图，找出桥梁的危险区域。

1、问题描述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。

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1-1。

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1。

1图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)2、模型建立在桥梁结构模拟分析中，最常用的是梁单元和壳单元，鉴于桥梁的模型简化，采用普通梁单元beam3。

实体模型的建立过程为先生成关键点，再形成线，从而得到桁架桥梁的简化模型。

3、有限元模型3.1单元属性整个桥梁分成三部分，分别为顶梁及侧梁、弦杆梁、底梁，三者所使用的单元都为beam3单元，因其横截面积和惯性矩不同，所以设置3个实常数。

此外，他们材料都为型钢，材料属性视为相同，取为弹性模量EX为2.1e11 ，泊松比prxy为0.3，材料密度dens为7800。

3.2网格划分线单元尺寸大小为2，即每条线段的1/2。

4、计算4.1约束根据问题描述的要求，该桁架桥梁在x=0处的边界条件为全约束，x=32处的边界条件为y方向位移为0（即UY=0）。

如下图所示。

4.2载荷卡车对桥梁的压力视为3个集中载荷，因为模型只取桥梁的一般，所以3个集中载荷的力之和为20000N，分别为p1=5000N,p2=10000N,p3=5000N。

并将载荷施加在底梁的关键点4,5,6上。

如下图所示。

5、静力分析的计算结果5.1查看结构变形图显示y方向位移显示x方向位移5.2结论从加载后的结构变形图中可以看出，在载荷作用下，桁架桥的中间位置向下发生弯曲变形最为明显而两侧的侧梁变形最小，载荷引起的位移最大处在桥中间位置，随跨中间向两侧递减。

基于ANSYS WORKBENCH的桁架结构的分析有不少朋友经常问到在WB中的桁架分析问题。

例如下面的桁架，有两个端点被固定，而在C处施加一个向下的集中力，如何计算该问题？在ANSYS APDL中，计算该问题非常简单。

但是在WB中，则比较麻烦。

对于线体模型，WB中默认的单元类型是BEAM188，如果直接使用默认单元会带来一些出乎意料的结果。

本文使用LINK180建模，这样就需要插入命令流。

下面说明使用LINK180的建模方法。

1. 创建静力学结构分析系统。

2. 创建几何模型（1）创建草图（2）根据草图生成线体模型创建圆形截面，其半径为10mm（该尺寸随便设置，后面会被覆盖）将截面属性赋予给线体模型3. 设置杆的单元类型在线体模型下添加命令在命令文件编辑窗口输入下列命令、上述命令的含义是：第1行，设置单元类型是LINK180第2-3行，设置截面类型是实心圆，且其横截面积是10mm24. 划分网格在MESH下添加一个单元尺寸控制，设置给所有边划分1等份。

网格划分结果如下图5. 施加边界条件该下面两个关键点施加固定支撑，给上面点施加数值向下的力100N,结果如下图6. 求解并进行后处理进行求解。

然后进行后处理。

可以发现应力，应变，能量等按钮均不可使用。

使用BEAM TOOL。

但是ANSYS表明，该梁工具不能使用。

添加BEAM RESULTS但是ANSYS表明，该梁工具也不能使用。

使用WORKSHEET所提供的自定义数据类型，选择其中的总位移结果、得到位移如下图读者可尝试使用WORKSHEET中的其它用户自定义结果，【评论】1. 通过在几何体模型后面添加命令，并编辑命令文本，可以设定单元为杆单元LINK180.2. 可以在MESH后添加尺寸控制，而对各根杆件设置网格划分份数。

3. 在后处理时，WB所提供的大多数后处理按钮均不可使用，此时只能使用WORKSHEET中提供的用户自定义变量。

山东农业大学毕业设计题目：基于ansys的福厦铁路钢桁架桥静力分析院部水利土木工程学院专业班级届次学生姓名陈雪峰学号指导教师二O一一年六月十八日目录1工程简介1.1 工程概况1.2 施工方法1.3 加载工况2有限元法基本原理及ansys简介2.1 有限元法基本原理2.2 ansys处理有限元问题的一般方法3福厦铁路桁架桥静力分析3.1 有限元模型3.2 自重荷载工况下的建模及求解3.3 中—活载工况下的建模及求解3.4 计算结果分析4总结参考文献致谢词Contents1 Project description1.1 Project Overview1.2 Construction methods1.3 Load conditions2 The basic principles of finite element method and ansys Profile2.1 The basic principles of finite element method2.2 Ansys finite element problems dealing with the general approach3Fuzhou-Xiamen Railway static analysis of truss bridges3.1 Finite element model3.2 Weight load conditions modeling and solving3.3 The live load conditions of the modeling and solution3.4 Calculation results4 SummaryReferencesThanks Words基于ANSYS的铁路钢桁架桥静力分析作者：陈雪峰道路桥梁与渡河工程3班指导教师：白润波摘要：本毕业设计为“基于ansys的福厦铁路钢桁架桥静力分析”，包括三个主要过程：收集设计资料，确定桥梁的设计方案，材料特性；用已有的资料采用ansys软件运用命令流方法建模分析结构的受力变形；对得出的结果进行分析，并做出正确合合理解释。