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基于ANSYS的箱型梁悬臂行车道板的计算[摘要]：应用大型通用软件ANSYS，建立箱型梁悬臂行车道板的模型，考虑跨度影响因素，分析当荷载作用在不同位置时，悬臂行车道板的内力变化规律，同时简要讨论考虑跨度的长悬臂计算思路和不考虑跨度的短悬臂计算思路之间的差异，进而得出一些有价值的结论，为以后的进一步研究提供一些参考。
[关键词]：ANSYS;悬臂行车道板；内力0引言在不考虑箱梁畸变的情况下，对悬臂行车道板的计算做两个基本假定[1]，它们是：（1）无论是T型或箱型梁均假定梁肋的抗弯刚度远远大于悬臂行车道板的刚度，故悬臂行车道板的根部应视为嵌固端。
（2）在活载（包括人群荷载）作用下悬臂行车道板如果按横向受弯的梁计算，可以利用“荷载有效分布宽度”的概念来确定板的计算宽度。
本文主要借助有限元ANSYS，考虑跨度影响的计算思路，结合理论计算结果，分析不同悬臂长度的常厚度悬臂板的内力分布规律。
1建模图一所示为一悬臂板简图[2],悬臂长度即跨度为L=a0,悬臂板厚度取常值，轮压力P作用点至根部的距离为。
实际箱型梁的悬臂板是弹性支承在腹板上的，而且其宽度（沿y方向）很大。
为了简化计算，可认为悬臂板的根部是完全嵌固的。
为了与弹性力学中的内力表示方法一致，悬臂板内沿x轴方向的正应力合成的单宽度弯矩仍用表示[3]。
x轴位于悬臂板宽度的中心线处，轮压力沿x轴作用。
所计算的一律指沿x轴位置处的单宽弯矩，上侧受拉为负，下侧受拉为正。
所采用的单元类型为SHELL93四边形壳单元[4]，轮压力以集中荷载模拟，P的大小取1000N，宽度取20米，有限元模型见图二(在模型中单宽弯矩的计算是取宽度为一米的截面上采用单元节点力求和法所求得的)。
（图一悬臂板简图）（图二有限元模型）2算例2.1算例1悬臂板的悬臂长度分别取2、3、4、5、6m的常厚度悬臂板，其厚度取0.3米,材料泊松比=0.3，轮压力P=1000N作用在悬臂自由端部。
2.1.1计算结果比较分析（注：表中单宽弯矩值的单位为）有限元计算结果表一悬臂长度自由端单宽弯矩跨中单宽弯矩根部单宽弯矩3/4L处单宽弯矩2 -1.79259 -183.0633 -398.9748 -127.61083 -3.870301 -181.2247 -403.8808 -124.03354 -3.847316 -180.8145 -406.5019 -121.67535 -2.486023 -182.8784 -411.521 -121.20986 -0.3041756 -188.0242 -421.8442 -122.5909由短悬臂计算公式根部单宽弯矩=-0.465P=-465(，由此可以看出当荷载只作用在自由端部时，运用短悬臂公式计算单宽负弯矩值是基本能够满足要求的，随着悬臂的长度加大，负弯矩也是逐渐增大的，它和有限元的结果相差不是很大，进而也说明建立的模型是正确可行的。
基于ANSYS的异形箱型梁桥力学性能分析与荷载试摘要：本文以某异形混凝土箱型梁桥为例，通过对其进行建模和计算分析，介绍ansys在异形箱型梁桥力学性能分析中的应用，并通过荷载试验验证其可行性和可靠性，为此类结构的数值计算提供参考。
关键词：异形混凝土箱型梁桥；力学性能分析；荷载试验mechanical performance study and loading experiments research on irregular concrete box girder bridge based on ansysabstract: in this paper, based on modeling and analysis of a irregular concrete box girder bridge, ansys’s application in mechanical property analysis of the bridge is introduced, and loading experiments on the bridge are done to verify its feasibility and reliability, which provide good references for numerical calculation of similar structures.key words: irregular concrete box girder bridge, mechanical performance analysis, loading experiment 在桥梁建设过程中，为了满足路线线形、行车舒顺和人们审美等方面的要求，往往采用各种曲线形式和异形的桥梁结构。
异形桥梁通常是指变宽度桥、两端支承边斜角不等的直斜桥和弯斜桥、支承边呈折线形的多边形斜桥等。
按其结构形式的不同可以分为异形板桥、异形梁桥（如t梁）和异形箱型梁桥。
箱型梁桥架装置的有限元分析张楠;陈志刚;邱燕超;魏震【摘要】对箱型梁桥架装置进行有限元分析.以桥式起重机的箱型主梁和桥架装置为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS对箱型梁和桥架装置进行典型工况的有限元分析.通过三维软件建立有限元模型并导入ANSYS中,针对箱型主梁和桥架装置几种不同工况载荷和约束等条件下进行应力和应变分析,并得到变形图和应力分布图进行刚度和强度分析.随后进行提取4阶固有频率和振型进行模态分析,并对结构影响较大振型进行详细分析和说明.研究结果对箱型桥式起重机的桥架装置的设计提供理论依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】3页(P22-24)【关键词】桥架装置;箱型梁;ANSYS;有限元分析;模态分析【作者】张楠;陈志刚;邱燕超;魏震【作者单位】北京建筑大学机电与车辆工程学院城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京 102616;北京建筑大学机电与车辆工程学院城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京 102616;北京建筑大学机电与车辆工程学院城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京 102616;北京建筑大学机电与车辆工程学院城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京102616【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH113.1;O3221 引言桥架装置是指桥式起重机在高架轨道上运行的一种机械结构，桥架装置和其上的主梁是桥式起重机的主要组成部分。
有限元分析[1-5]为现代设计去分析复杂结构提供了一种有效的方法，国内外关于起重机桥架装置的设计方法有许多，有些文献[6-8]主要是针对桥架装置的有限元分析，也有针对起重机桥架装置中的主梁有限元分析的研究[9-10]。
针对箱型主梁和桥架装置的有限元分析，其主要包括箱型主梁和桥架装置三维模型的建立、有限元单元的选择和边界条件的设定等分析，随后，对箱型主梁和桥架装置在不同工况下的应力和应变进行分析，以及在模态分析中得出各阶固有频率及振型图，从而了解主梁和桥架装置结构的动力学特性。
ANSYS中分析梁结构的问题1 在ANSYS中如何显示梁截面通过输入/eshape命令行即可.需要说明的是,一般的梁杆单元都可以通过/eshape命令显示截面,但是其截面均为根据输入的实常数所换算出的等效矩形截面,只有诸如beam44之类的单元可以保存通过Sections定义的截面形状并通过/eshape显示出来.2 ANSYS中梁的铰接处理通常,梁单元之间通过公用节点使得相邻的单元表现为固接形式,相当于在公用节点处约束全部自由度,而对于铰接的表现形式(约束平动自由度和释放转动自由度),可以通过在铰接处建立2个keypoint,使得网格划分时在1点存在2个重合节点,而后在2个节点处通过Preprocessor>Coupling Ceqn>Couple DOFS指定所有平动自由度相互耦合(释放了转动自由度),这样即可模拟铰接.3 ANSYS中梁问题的弯矩图绘制在用ANSYS分析梁问题时,无法通过General Postproc>Plot Results>Contour Plot查看弯矩结果,但可以通过定义etable实现.首先需要明确想要查看的结果对应于所使用单元的编号(help中各单元信息的Item and Sequence Numbers表格),然后在General Postproc>Eiement Table中定义相应的单元表,item为smisc,在箭头所示框内加入smisc中的项目编号.注意help中的?x,y,z?方向为单元局部坐标.最后在General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Element Res中分别选择I,J节点的elementtable,即可绘制弯矩图.4 ANSYS梁问题截面方向定义在分析梁问题时,有时需要定义梁截面的方向,可以在Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes中定义,选择其中的Pick Orientation Keypoint(s),点击确定后可以通过选择Keypoint 定义网格划分后的截面方向.5 使用完全积分单元时的剪力自锁问题及其解决方法梁弯曲的基本特征见图 1.当梁受弯时,轴向应变在厚度方向(竖直方向)上呈线性变化,厚度方向上无应变,也没有剪应变.如图2所示,1阶完全积分4节点四边形单元弯曲时,轴向应变通过积分点的水平长度变化,厚度方向应变通过积分点的垂直长度变化,而剪应变则是水平线与垂直线之间夹角的变化.单元中存在的剪应变与实际情况明显不符,这是由单元的数学描述而产生的.单元边不能弯曲使得原本不存在的剪应力出现,且使得单元变形表现为剪切变形而非弯曲变形,称为剪力自锁现象.。
简支箱梁约束扭转算例一、工程背景已知某预应力混凝土简支箱梁，计算跨径为40m，沿梁长等截面。
截面尺寸如图1所示。
采用C40混凝土，剪切模量G=1.445×104MPa，弹性模量E=3.40×104MPa。
荷载为跨中作用一偏心荷载P=451.0kN，偏心距e=2.35m(计算约束扭转时，可以简化为集中力矩M k=1060.0kN)。
具体分两个工况进行：（1）跨中截面腹板位置作用一对对称集中竖向荷载，荷载大小为P/2=225.5kN；（2）跨中截面腹板位置作用一对反对称集中竖向荷载，荷载大小为P/2=225.5kN。
分别计算跨中截面、1/4跨位置截面上的正应力与剪应力分布，并绘制相应的正应力和剪应力分布曲线。
图1 箱梁截面尺寸(尺寸单位：cm)二、Ansys计算分析采用壳单元计算，荷载采用一对称荷载和反对称荷载加载。
1、Ansys命令流命令流见附录。
2、计算结果图a.工况一(a) 1/2跨正应力云图和应力曲线图(b) 1/2跨剪应力云图和应力曲线图b.工况二(a) 1/4跨正应力云图和应力曲线图(b) 1/4跨剪应力云图和应力曲线图注：由于路径选择时重复了一段，因此右翼缘由应力重叠现象附录命令流finish/clear/PREP7 ANTYPE,STATIC !定义箱梁厚度（单位：米）t1=0.22t2=0.30t3=0.34ET,1,SHELL63!定义单元R,1,t1R,2,t2R,3,t3!定义实常数跟所选单元有关本单元采用壳单元只需要厚度MP,EX,1,3.4E10!弹性模量1为材料参考号MP,PRXY,1,0.3!泊松比K,1,-4.75,0.955K,2,-2.35,0.955K,3,-2.35,-1.165K,4,2.35,-1.165K,5,2.35,0.955K,6,4.75,0.955K,7,2.35,0.955,40!创建关键点L,1,2$L,2,3$L,3,4L,4,5$L,5,6$L,5,2$L,5,7!连接各点ADRAG,1,6,5,,,,7ADRAG,2,3,4,,,,7!创建面根据直线编号2,3 路径线7ASEL,S,LOC,Y,0.955$AATT,1,1,1!选择面S选择新面作为子集loc按坐标值选择ASEL,S,LOC,X,-2.35$AA TT,1,2,1!Y中心坐标y值为0.955的面ASEL,S,LOC,X,2.35$AATT,1,2,1!设置面的单元属性相应定义点线体的命令不同ASEL,S,LOC,Y,-1.165$AATT,1,3,1!材料号，实常数，单元类型ALLSEL,ALL!选择所有图素NUMMRG,ALL !合并实体单元NUMCMP,ALL!压缩定义编号/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1!显示面和线的编号LSEL,S,LENGTH,,40!选择长度为40的线段LESIZE,ALL,,,100!将所有的线每根分成100份即上述长度为40的线段LSEL,S,LENGTH,,2.4,4.7!选择长度在2.4-4.7长度单位内的线段LESIZE,ALL,,,5ALLSEL,ALLAMESH,ALL!划分网格FINISH!施加边界条件/SOLU!工况1对称集中竖向荷载DL,3,,UX$DL,3,,UY$DL,3,,UZDL,16,,UY!对线进行约束!F,662,FY,-225500!F,57,FY,-225500!加上集中荷载节点力F,662,FY,-225500!工况2反对称集中竖向荷载F,57,FY,225500SOLVEFINISH/POST1PATH,STRESS1,7!由于这个箱梁的特点，使得选路径时重复了一段，在应力图中有反映PPA TH,1,,-4.75,0.955,20$PPATH,2,,-2.35,0.9 55,20PPA TH,3,,-2.35,-1.165,20$PPATH,4,,2.35,-1.1 65,20PPA TH,5,,2.35,0.955,20$PPATH,6,,4.75,0.955 ,20PPA TH,7,,-2.35,0.955,20!七个路径点PDEF,STRESS1,S,ZPLPAGM,STRESS1,5.0!跨中截面正应力云图PLPATH,STRESS1!跨中截面正应力曲线PDEF,STRESS1,S,XYPLPAGM,STRESS1,5.0!跨中截面剪应力云图PLPATH,STRESS1!跨中截面剪应力曲线PATH,STRESS2,7PPA TH,1,,-4.75,0.955,10$PPATH,2,,-2.35,0.9 55,10PPA TH,3,,-2.35,-1.165,10$PPATH,4,,2.35,-1.1 65,10PPA TH,5,,2.35,0.955,10$PPATH,6,,4.75,0.955 ,10PPA TH,7,,-2.35,0.955,10PDEF,STRESS2,S,ZPLPAGM,STRESS2,5.0!1/4跨截面正应力云图PLPATH,STRESS2!1/4跨截面正应力曲线PDEF,STRESS2,S,XYPLPAGM,STRESS2,5.0!1/4跨截面剪应力云图PLPATH,STRESS2!1/4跨截面剪应力曲线。
