基于ANSYS的铁塔动态特性及稳定性有限元分析

基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析共3篇基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析1基于ANSYS的高层钢结构抗震及稳定性分析随着城市化进程的不断加快，建筑高度和层数不断增加，高层建筑的结构安全问题越来越受到人们的关注。

而地震是高层建筑结构安全的关键因素之一，抗震设计成为高层建筑结构设计的重点之一。

而对于钢结构而言，钢材的高强度、可塑性好、适应性强等特点，使得钢结构成为高层建筑结构的重要选择。

本文将以基于ANSYS的高层钢结构为对象，探讨其抗震及稳定性分析。

1. 建立高层钢结构有限元模型在进行高层钢结构的抗震及稳定性分析前，需要先通过ANSYS 等有限元软件建立高层钢结构的有限元模型。

建立模型需要考虑高层钢结构的结构特点和工程实际情况，确定结构参数、节点分布及约束情况。

2. 高层钢结构抗震分析地震对高层建筑结构的影响主要体现在地震作用下建筑结构内部产生的地震应力和滞回曲线等。

因此，在进行高层钢结构的抗震分析时，需要考虑其受到的地震作用，分析结构内力和变形等参数。

首先，需要进行地震作用下钢结构模型的动力特性分析。

在这一步中，可以使用ANSYS中的模态分析功能，以得到结构在不同模态下的自然频率和振型。

其次，根据钢结构在地震作用下的动力特性，进行地震反应谱法抗力设计。

地震反应谱是描述结构在不同频率下受到地震作用时的反应的一种方法，可以分析结构受到的地震作用下的最大位移、加速度和力等参数。

对于高层钢结构，可以通过ANSYS中的响应谱分析功能进行计算。

最后，通过引入钢结构弹塑性性能纳入分析中，能够更加精准地分析高层钢结构在地震作用下的受力性能。

3. 高层钢结构稳定性分析高层钢结构的稳定性是结构设计或构件设计中必须考虑的重要问题。

高层钢结构结构体系复杂，其极限状态的稳定性较低。

在进行高层钢结构的稳定性分析时，需对结构进行屈曲分析，以了解梁和柱在地震作用下的稳定性。

在进行屈曲分析时，需要先得到高层钢结构构件的稳定系数。

ANSYS稳定性分析ANSYS稳定性分析是一种通过模拟和计算来评估系统或结构在特定条件下的稳定性能力的工程方法。

在工程实践中，稳定性分析是一个非常重要的方面，它可以用来评估各种系统或结构在不同条件下的安全性和可靠性。

通过稳定性分析，工程师可以确定系统或结构在正常操作或受到外界干扰时是否能保持稳定，从而提前预测和解决潜在的问题。

ANSYS是一种基于有限元方法的工程仿真软件，可以用来进行各种稳定性分析。

ANSYS提供了强大的模拟和计算工具，可以模拟各种条件下的物理行为和相互作用。

稳定性分析是ANSYS中的一个重要功能，它可以帮助工程师模拟和评估各种系统或结构在不同条件下的稳定性能力。

在进行ANSYS稳定性分析时，首先需要定义系统或结构的几何形状和材料属性。

然后，可以使用ANSYS提供的建模工具创建系统或结构的三维模型。

接下来，需要定义系统或结构的边界条件和加载情况，以便在仿真中考虑外部力和约束。

在模型准备好后，可以使用ANSYS中的求解器进行稳定性分析。

在稳定性分析中，常用的评估指标是系统或结构的临界载荷、屈曲点和相应的挠度或应变。

通过改变加载条件或模型参数，可以确定系统或结构的稳定临界点。

根据得到的结果，工程师可以判断系统或结构在特定条件下的稳定性和安全性，并采取相应的措施来提高系统或结构的稳定性能力。

ANSYS稳定性分析的一个典型应用是建筑结构的稳定性分析。

在建筑设计和施工中，稳定性是一个至关重要的因素。

通过使用ANSYS进行稳定性分析，工程师可以评估各种结构在不同条件下的稳定性和安全性。

在设计和施工过程中，可以通过稳定性分析来验证结构的可靠性，从而预防潜在的结构故障和灾害。

除了建筑结构，ANSYS稳定性分析还可以应用于其他领域，如航空航天、汽车工程、机械工程等。

在这些领域中，稳定性分析可以用来评估各种系统或结构在不同工况下的稳定性和安全性。

通过稳定性分析，工程师可以优化系统或结构的设计，提高其稳定性和可靠性。

双回路直线型钢管角钢输电塔静动力分析刘鸣;刘宏;魏开亮【摘要】采用有限元分析软件ANSYS对500 kV双回路直线型圆管角钢输电塔进行了静动力分析,研究方法及主要结论如下：运用静风极限承载力的分析方法,计算出铁塔在各个方向的极限承载力较为接近,通过塔体动力特性的分析,变刚度处设计应予以重视。

%Studying the static and dynamic characteristics of a 500 kV double circuit intermediate tower consisted of steel tubes and angel steels is very necessary.Some conclusions are shown as follows： results show that ultimate load capacity of different parts of【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2011(037)023【总页数】3页(P33-34,121)【关键词】双回路直线型钢管角钢输电塔;极限承载力;有限元分析【作者】刘鸣;刘宏;魏开亮【作者单位】山东电力集团枣庄供电公司,山东枣庄277100;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300【正文语种】中文【中图分类】TM75目前，输电电压等级不断提高，大截面导线和多分裂导线普遍采用。

伴随着同塔多回路线路的架设，以及跨越江、河和交叉跨越的增多，输电塔的高度越来越高，规模越来越大。

基于钢管塔具备回转半径大等优点，钢管塔在电网建设中的应用益显凸现。

在500 kV交流双回输变电工程施工中，由于杆塔所经地区地形复杂，为节省路径走廊，同时塔体受力较大，经讨论选用大型钢管角钢组合塔。

本文采用有限元分析软件ANSYS针对此500 kV大型双回路直线型输电塔进行静动力分析。

输电线路T接塔有限元分析张耀东;刘亚涛;郭计元;郜帆;马聪【摘要】T接塔具有节约线路和减少换接塔数量等优势.我国目前尚无T接塔通用设计实例,因此需要对T接塔进行详细研究,为典型设计提供基础.基于T接塔结构特性及荷载特点,建立T接塔有限元模型,研究大风工况与45°风工况下铁塔受力情况.结果表明大风工况下,T接塔整体受力较为均匀,受力性能良好.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】3页(P46-48)【关键词】T接塔;有限元;ANSYS建模【作者】张耀东;刘亚涛;郭计元;郜帆;马聪【作者单位】国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司,石家庄 050000;国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司,石家庄 050000;国网河北省电力有限公司经济技术研究院,石家庄 050000;国网河北省电力有限公司经济技术研究院,石家庄050000;国网河北省电力有限公司经济技术研究院,石家庄 050000【正文语种】中文T接塔具有节约线路、减少杆塔数量和占地面积以及节省投资等诸多优势[1]。

目前国内尚无T接塔通用设计实例，各地采用的T接方式也各不相同。

因此，需要对T接塔进行详细研究，为T接塔典型设计应用提供研究基础。

例如张丽芹设计了一种新型紧急供电或临时供电方案，可在不影响线路供电前提下使用现有线路为T接联络线[2]；谭渡渡从电气继电保护方面对110kV输电线路阻抗参数和阻抗角进行了优化，与实际运行数据相比证实了该优化方法的可行性[3]；姚亮等人针对T接线路故障测距问题提供了一种良好的解决方法，该法可适应不同支路参数与运行方式，并通过理论和仿真对比验证了该法的准确性[4]；周超凡等人针对T接输电线路故障，实现了T接输电线路故障精准定位[5]；吴心弘提出了一种T接线路差动保护电容电流补偿方法，该法灵敏度较高，且具有较快的动作速度[6]。

目前我国针对T接塔荷载计算及有限元分析研究较少。

学校代码： 10184学号：2114122663延边大学本科毕业论文本科毕业设计题目：基于A N S Y S的铁塔动态特性及稳定性有限元分析学生姓名：卢思屹学院：工学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2011级指导教师：崔承勋2021年8月16日目录ｃatａlog摘要ﻩ错误!未定义书签。

引言ﻩ1第一章绪论ﻩ错误!未定义书签。

1．１国内外关于铁塔的研究现状ﻩ错误!未定义书签。

1．2本文工作 ....................................... 错误!未定义书签。

第二章 1C-SJ1-2７m１10ＫV输电线路杆塔的有限元建模ﻩ错误!未定义书签。

２.1 1C-ＳJ1-2７ｍ１10KV输电线路杆塔概述ﻩ42.2 1Ｃ-SJ1-27ｍ１10KV输电线路杆塔有限元模型的建立 . 错误!未定义书签。

2.3 1Ｃ-ＳJ1-２7m１１0KV输电线路杆塔有限元模型的建立ﻩ错误!未定义书签。

2.4 1C-SJ1-２７m110KV铁塔的计算载荷 ............... 错误!未定义书签。

2.4.1 1C-SJ１-27ｍ1１0KV铁塔的外载荷简介ﻩ错误!未定义书签。

2.4.2 1C－SJ1－27ｍ110KV输电线路杆塔载荷计算.... 错误!未定义书签。

2.5 小结ﻩ错误!未定义书签。

3．1 １C－SJ1-2７m１１0ＫＶ铁塔的静力分析 (10)3．2 1C-SJ1-２７m110KV铁塔的模态分析ﻩ133．3 小结ﻩ错误!未定义书签。

第四章 1C-SJ1-27m11０KV输电铁塔的整体稳定性分析........ 错误!未定义书签。

４.1 1C－SＪ１-27m11０ＫV铁塔的在大风工况下(14N)的风振响应ﻩ错误!未定义书签。

4.1.１铁塔在大风工况下的分析 .................. 错误!未定义书签。

4．2 1Ｃ-SＪ1-2７m1１0ＫV铁塔雪载工况 .............. 错误!未定义书签。

基于ANSYS有限元软件的边坡稳定性分析摘要：随着计算力学、计算数学、工程管理学与计算机科学的快速发展，数值模拟的技术随之变得越来越成熟。

本文使用ANSYS有限元软件来模拟边坡，运用强度折减法，分析凝聚力和内摩擦角对边坡安全系数的影响，获得相应的位移云图。

把安全系数作为判断边坡稳定性的一个重要的指标，从而及时地发现和避免可能发生的滑坡、崩塌等自然灾害，尽可能地降低人民生命和财产的损失。

关键词：边坡；稳定性；有限元软件；数值模拟；强度折减法引言边坡是指地壳表面具有侧向临空面的地质体，由坡面、坡顶与其下方一定深度的岩土体构成。

边坡存在于大量的工程中，包括但不限于铁路、公路和水利工程等。

近年来，滑坡，泥石流，山体崩塌等灾害时有发生，严重危害了人民的生命及财产安全，给人们的生活造成了重大的威胁，边坡稳定成为社会各界广泛关注的一个问题。

不仅如此，边坡是否稳定会严重影响工程的施工安全、运营安全和建设成本，因此，边坡的稳定性有分析研究的充分必要。

运用数值模拟的方法研究边坡稳定性最早使用的就是有限元法，也是现在最常用的数值模拟方法。

有限元法充分考虑了介质的变形特征，能够正确地反应边坡的受力状态。

既能考虑到边坡沿软弱结构面破坏，还能分析边坡的整体稳定破坏。

1ANSYS有限元软件简介FEA(Finite Element Analysis)是一种高效的，常用的计算方法，它是将连续的对象离散化成若干个有限大小的单元体的集合，从而求解连续体的力学问题。

ANSYS有限元软件包含多中有限元分析类型，从简单的线性静态分析到复杂的非线性动态分析都能够进行计算求解。

2参数选取及计算模型建立2.1 选取背景参数本次数值模拟以国内某矿边坡为对象，采用有限元软件ANSYS分析该边坡结构在不同力学参数条件下的应力应变情况，并判断其稳定性。

边坡的材料属性如表1所示。

2.2 建立计算模型对于边坡这种纵向比较长的实体，计算模型可简化成平面应变问题，即认为边坡所受的外力不随Z轴变化，其在外力作用下所发生的位移和应变都只在自身平面内。

采空区输电线铁塔承载力分析建模及性能评估姜辉;谢佳益;张博;彭飞翔;郭磊【摘要】随着电网的智能化发展，对输电铁塔不同工况下的承载力性能要求越来越高，煤矿采空区输电线路铁塔基础变形后及扶正过程中的要求更不能忽视。

建立了采空区输电线铁塔的ANSYS有限元模型，设计了不同组合荷载工况承载力性能评估的方法，对基础变形后及扶正过程中铁塔的承载力性能进行了分析评估。

基于500 kV徐辽线53号变形铁塔说明了该方法，对53号塔基础沉降、大板基础倾斜及设置拉线后3种情况进行了承载力性能分析评估，涉及到不同风速、风向的风力荷载及覆冰荷载的多种组合工况。

结果表明：该性能评估方法在采空区输电线铁塔主材应力超限、主材轴力变化及沉降量临界值的评估方面有一定优势，这对采空区输电线路铁塔的承载力及稳定性设计有一定参考价值。

%With the development of smart power grids,the requirement for the bearing capacity of the transmission tower in different cases is increasingly stringent,and the requirements in the process of the deformation and the correction thereof of the foundation of power transmission steel towers in the coal goaf area can not be ignored at all. In this paper,the ANSYS finite element model of transmission towers in the goaf area is built, the assessment method of bearing capacity performance is desi-gned for different combined load conditions,and the bearing capacity of transmission towers in the process of the foundation deformation or the correction thereof is analyzed and evaluated. The method is expounded with the 53# deformation tower of the 500 kV Xuliao line as an example. Considering the foundation settlement,assumed big board foundationinclination and insta-lled braced wires,the paper conducts evaluation of the bearing capacity of the deformation tower,involving many combination cases of different wind speeds,wind directions and icing loads. The result shous that for this method of performance evaluation, there are certain advantages in evaluating whether main mem-ber stress overruns, the changing of main member axial force and the settlement critical value, it provides a reference for the design of bearing capacity and stability of transmission towers of mine goaf.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】9页(P7-15)【关键词】煤矿采空区;输电线铁塔;承载力;基础沉降;基础变形【作者】姜辉;谢佳益;张博;彭飞翔;郭磊【作者单位】国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁沈阳 110003;国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁沈阳 110003;国网辽宁省电力有限公司检修分公司，辽宁沈阳 110003;陕西博天科技实业有限责任公司，陕西西安 710062;国网陕西省电力公司经济技术研究院，陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TM752输电线路经过地震地质变形区、地下水位下降区、煤矿采空区等环境时，输电线路铁塔基础将发生沉降、倾斜、水平滑移等破坏[1-2]，进而使铁塔的根开和塔腿高差发生变化，塔体结构产生较大的附加应力，造成塔体局部破坏或整体发生倒塌，直接威胁铁塔安全及线路的稳定运行[3-4]。

ANSYS三桩塔架有限元分析（附APDL命令流）目录一、简介 (1)二、结果截图 (2)附录1 建模命令流 (13)附录2 加载计算-静力分析 (19)附录3 加载计算-静力和风载 (20)附录4 加载计算-模态分析 (21)一、简介应用ANSYS软件对三桩塔架结构建立了有限元模型，塔顶建立了集中质量点。

进行了静力，静力+风载，模态分析三种工况计算，附件为完整的APDL命令流。

二、结果截图图1模型图2前5阶频率图3 第一阶模态图4 第二阶模态X YZX YZ图5 第三阶模态图6 第四阶模态X YZX YZ图7 第五阶模态图8 X向位移XYZMNMXXYZ 300.579404.996图9 Y向位移图10 Z向位移MNMXXYZ-14.9062-9.09782MNMXXYZ-2.45279-.822792图11 总位移图12 X向应力MNMXXYZ309.183412.244MNMXXYZ-71.5282-41.4765图13 Y向应力图14 Z向应力MNMXXYZ-61.3392-32.1626MNMXXYZ-74.3559-43.8195图15 应力强度以下为加了风载的：图16 X向位移MNMXXYZ67.717190.2894MNMXXYZ316.369426.339536.309图17 Y向位移图18 Z向位移MNMXXYZ-9.21061-3.14124MNMXXYZ-2.60353-.873906.855721图19 总位移图20 X向应力MNMXXYZ325.554434.073542.591MNMXXYZ-75.7806-44.0172-12.2537图21 Y向应力图22 Z向应力MN MXXYZ-64.7906-33.9607-3.13078MNMXXYZ-79.5341-47.2718-15.0095图23 应力强度附录1 建模命令流finish/clear/prep7et,1,93mp,ex,1,2e5 mp,prxy,1,0.3mp,dens,1,7.85e-6r,1,36,36,36,36r,2,22,22,22,22MNMXXYZ71.645695.5274119.409r,3,70.1,70.1,70.1,70.1r,4,70.2,70.2,70.2,70.2r,5,70.3,70.3,70.3,70.3r,6,55,55,55,55r,7,35,35,35,35r,8,36.1,36.1,36.1,36.1r,9,30,30,30,30r,10,25,25,25,25建模k,1,4220/2-36/2,0k,2,3960/2-36/2,40580k,3,2392/2-22/2,76580k,4,4300/2-70/2,-2000 !位置在塔筒和上筒体之间k,5,4300/2-70/2,-2000-10000k,6,3000/2-70/2,-2000-10000-10000k,7,3000/2-55/2,-2000-10000-10000-5000l,1,2l,2,3l,1,4l,4,5l,5,6l,6,7k,,k,,,10000arotat,all,,,,,,8,9,360/6,1wpoff,,-6000wprota,,90wprota,,,45cylind,0,2200/2-35/2,0,21000,180,360vdele,1,,,0adele,7,8,1,1adele,10,11,1,1wpcsys,-1,0wpoff,15000wprota,,-90cylind,0,2800/2-36/2,-2000-10000-10000-5000-1000,-2000-10000-10000-5000-1000+12000,0,180vdele,1,,,0adele,7,8,1,1adele,11,12,1,1wpcsys,-1,0wpoff,,-2000-10000-10000-5000/2wprota,,,90wprota,,5cylind,0,1300/2-25/2,0,15000,-90,90vdele,1,,,0adele,7,8,1,1k,,kx(22),ky(22)-18000l,22,17adrag,24,,,,,,20nummrg,allnumcmp,allaovlap,alladele,15,18,1,1wpcsys,-1,0wprota,,,360/6csys,4arsym,z,allnummrg,allnumcmp,allwpoff,,-23000wpoff,8000cylind,0,1300/2-25/2,-13000,13000,0,360 vdele,1,,,0aovlap,alladele,29,30,1,1allsel,allwpcsys,-1,0csys,0实常数分配asel,s,,,2,6,4 aatt,,1asel,s,,,1,4,3 aatt,,2asel,s,,,3,8,5 aatt,,3asel,s,,,15asel,a,,,26asel,a,,,11asel,a,,,21aatt,,4asel,s,,,5,9,4 aatt,,5asel,s,,,16asel,a,,,27asel,a,,,12asel,a,,,22aatt,,6aatt,,7Asel,s,,, 7 Asel,a,,, 10 Asel,a,,, 13 Asel,a,,, 14 Asel,a,,, 18 Asel,a,,, 33 Asel,a,,, 34 Asel,a,,, 35 Asel,a,,, 43 Asel,a,,, 44 aatt,,8asel,s,,,20,36,16 aatt,,9asel,s,,,37,38,1 aatt,,10allsel,allcsys,5agen,3,all,,,,360/3 nummrg,all numcmp,all csys,0分网aesize,all,500amesh,all建立质量点ET,2,21 !集中质量单元KEYOPT,2,3,0r,11,,70e3k,,,76580real,11type,2kmesh,99nsel,s,loc,y,76580CERIG,41631,ALL,all, , , , allsel,all附录2 加载计算-静力分析/prep7lsel,s,loc,y,-28000.00dl,all,,allallsel,allacel,,9.81f,41631,fx,759000/solusolve附录3 加载计算-静力和风载/prep7lsel,s,loc,y,-28000.00dl,all,,allallsel,allacel,,9.81f,41631,fx,759000asel,s,real,,1,5,1asel,u,,,11asel,u,,,15asel,u,,,41asel,u,,,47asel,u,,,75asel,u,,,79esla,snsle,s!!手选单元sfe,all,,pres,,0.0004128allsel,all/solusolve附录4 加载计算-模态分析/prep7lsel,s,loc,y,-28000.00dl,all,,allallsel,all/soluantype,modalmodopt,lanb,5mxpand,5solvefinish21。

ANSYS 基本建模方法及结构稳定性分析一 ANSYS与结构分析ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和热场分析于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于土木、地质、矿业、材料、机械、水利等工程的分析和研究。

￿可在大多数计算机和操作系统（如Windows、UNIX、Linux、HP-UX等）中运行，可与大多数CAD软件接口。

结构分析用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等，它包括以下几种类型：静力分析——用于静态载荷。

可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等。

屈曲分析——用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状。

同时可以实现非线性屈曲分析。

模态分析——计算线性结构的自振频率及振形。

谐响应分析——确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应。

瞬态动力学分析——确定结构对随时间任意变化的载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.谱分析——是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变(也叫作响应谱或PSD)。

显式动力分析——ANSYS/LS-DYNA（显式动力学分析模块）可用于计算高度非线性动力学问题和复杂的接触问题。

专项分析——断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析。

二 ANSYS分析过程中三个主要的步骤：.1. 创建有限元模型–创建或读入几何模型.–定义材料属性.–划分单元(节点及单元).2. 施加载荷进行求解– 施加载荷及载荷选项.– 求解.3. 查看结果– 查看分析结果.– 检验结果. (分析是否正确)三几何建模ANSYS软件几何建模通常包括两种方式，自底向上建模和自顶向下建模。

所谓自底向上建模，顾名思义就是又建立模型的最低单元的点到最高单元的体来构造实体模型。

即首先定义关键点，然后利用这些关键点定义较高级的实体图元，如线，面，体。

ANSYS软件允许通过汇集线面体等几何体素的方法构造建模。

当生成一种体素时，ANSYS程序会自动生成所有从属于该体素较低级的土元，这种一开始便由较高级的实体图元构造模型的方法就是所谓的自顶向下的建模方法。

输电铁塔结构应力及稳定性分析山东兆维铁塔有限公司摘要：随着科技进步和国民经济的迅速发展,高压、超高压输电方式已成为当今电力供应的主要发展模式。

据国家电力规划部门预测,2020年前我国将建成超过7 000 km的高压输电线路。

作为高负荷电能输送载体的重要组成部分,高压输电塔的破坏不仅会导致供电系统的瘫痪,造成重大的经济损失,同时还可能会引发火灾等次生灾害,给人民群众的生命财产造成重大威胁。

统计资料显示,输电塔的破坏有很大一部分是由于风荷载下杆塔的动态侧倾失稳造成的,而现行规范中并未考虑风荷载的动力效应。

针对这种情况,对输电塔的风荷载作用下的动力稳定性的研究就显得十分必要和迫切。

关键词：输电塔结构动力稳定性1 稳定性的判定准则结构的稳定性问题有多种定义方法,一般来讲,如果结构在微小的荷载增量下产生了较大的响应变化,则认为结构发生了失稳或屈曲。

从数学上来说,结构在荷载作用下出现的屈曲可转化为平衡方程的多值性问题,属于定态分叉问题。

结构稳定性的判定准则,目前普遍采用的是能量准则,该方法是考察包括结构变形和外荷载在内的力学系统的总势能C,如果C达到最小,则结构就是稳定的。

从数学意义上就是考察总势能C二阶变分的符号。

若W2C>0,则结构是稳定的;W2C=0时,结构处于临界状态;W2C <0时,结构处于失稳状态。

Budiansky-Roth准则。

B-R准则最早由Bu-diansky和Roth[7]在研究球壳跳跃屈曲问题时提出。

该准则可表述为:如果结构在微小荷载增量下引起剧烈响应变化,则认为结构屈曲。

这个准则建立在物理直观上,在数值计算中比较容易实现。

位移相等准则。

雅库勃夫在讨论爆炸波作用下的土中圆柱壳的屈曲问题时采用了该准则。

该准则利用静动力屈曲位形相同的基本假设,认为结构受动力作用产生的位移与相应的静力屈曲位移相等时,结构就发生屈曲。

动态增量法(IDA)。

该方法通过计算不同强度动力荷载下结构的动力响应,得到相对于荷载参数的结构特征响应,研究荷载参数与结构特征响应之间的关系来判断结构的动力稳定性。

第６期尹强，等：基于ＡＮＳＹＳ的塔式起重机结构模态分析９９并进行了模态扩展，结果如下见表２。

表２Ｑｚ＇１２５塔机动态计算结果与文献结果比较通过表２可以清晰的看到本文建立的计算模型，与文献［２］结果十分接近，最大误差为２．４４８％，最小误差为２．３３２％，普遍误差在２％～３％之间，完全达到了工程计算误差许可范围，也直接证明了本方法具有很高的可行性。

本例计算的ＱＴＺ２５塔机前面几阶振型及振型曲线（限于篇幅，只列出前面６阶振型），见图２～图８。

图１塔机的有限元模型图３二阶振型图５四阶振型图２一阶振型图４三阶振型图６五阶振型３结论图７六阶振型图８各阶振型曲线由振动理论可知，对于塔机这样一个多自由度系统而言，低阶固有频率对系统的动力响应贡献较大，而高阶固有频率影响较小，所以对塔机系统而言只要提取其低阶固有频率就能很好反映系统动力特性。

通过对前几阶振型分析可以得到以下几点的结论：１）塔机结构的一阶振型是塔机绕塔身在水平面内扭转振动，振动频率为０．２２９１９Ｈｚ，说明了塔机在绕塔身的刚度偏小，在设计时应该考虑予于加强。

２）塔机结构的二阶振型是塔机绕塔身根部固定端在前后弯曲振动引起吊臂的点头运动。

振动频率为０．５７８１３Ｈｚ。

３）塔机结构的三阶振型是塔机绕固定点左右摆动，其振动频率为０．６３２２６Ｈｚ。

４）塔机结构的四阶振型是吊臂和平衡臂绕塔身前后弯曲振动，振动频率为１．６０５８Ｈｚ。

５）塔机结构的五阶振型是吊臂和平衡臂在水平面内弯曲振动，振动频率为１．９０７７Ｈｚ。

以上结果与实际观察的振动情况相符合，进一步说明本文介绍的方法具有可行性，避免了常规分析塔机动态响应时做的种种假设，结果更具有可靠性。

塔机生产企业技术人员可以在塔机新产品设计中用有限元分析结果指导样机试制，样机做好后进行模态试验分析，用模态分析所得的模态参数，对有限元模型再进行修改，使其更符合实际，从而提高有限元分析的精度，根据修改后的分析结果提出塔机结构动力修改方案，用于指导新产品的批量生产。

第2章ANSYS有限元分析基本步骤ANSYS有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用于解决各种结构力学问题。

本文将对ANSYS有限元分析的基本步骤进行详细介绍。

1.确定分析目标：在进行有限元分析之前，首先需要明确分析的目标和要求。

包括确定所要分析的结构或零件的几何形状、材料特性、受力情况等。

2.建立有限元模型：建立有限元模型是有限元分析的关键步骤之一、在ANSYS软件中，可以通过几何建模功能来定义结构的几何形状和尺寸。

然后，根据要分析的问题类型，选择适当的单元类型，并使用网格划分功能将结构分割成适当大小的单元。

3.定义材料特性：在进行有限元分析之前，需要定义结构的材料特性。

包括弹性模量、泊松比、密度等。

可以根据实际情况输入已知的材料特性值，也可以通过实验或理论计算来获得。

4.定义边界条件：边界条件是有限元分析中的重要概念，它用于描述结构在系统中的限制条件。

在ANSYS中，可以通过节点约束和节点载荷来定义边界条件。

常见的边界条件包括固定边界条件、力载荷和位移约束。

5.生成网格：当有限元模型、材料特性和边界条件都定义好之后，可以使用ANSYS软件中的划分工具生成有限元网格。

生成网格的目的是将结构分割成适当大小和形状的单元，以便进行数值计算。

6.设置分析类型：在进行有限元分析之前，需要选择适当的分析类型。

根据具体问题的要求，可以选择其中的静态分析、动态分析、热分析等多种分析类型。

7.执行分析计算：当有限元模型、材料特性、边界条件和网格都设置好之后，可以执行分析计算。

ANSYS软件会根据设置的分析类型和边界条件进行数值计算，并给出相应的结果。

8.结果分析与后处理：分析计算完成后，可以进行结果的分析和后处理。

ANSYS软件提供了丰富的后处理功能，可以对应力、位移、变形、应变等结果进行可视化和分析。

9.结果验证和优化设计：完成有限元分析后，需要对结果进行验证和评估。

与实际情况进行对比，确定结果的可靠性和准确性。

大型通用有限元软件Ansys边坡稳定性分析工程实例耿宇飞;李鹏飞;安立群【摘要】ANSYS软件是由美国SASI公司开发的世界最著名的大型通用有限元分析软件,它不断吸收当今计算力学与计算机技术的最新成果,使其在FEA(有限元分析)领域稳居霸主地位.将强度折减法应用于边坡稳定性分析中,折减土体强度,代入有限元程序进行计算,直至计算不收敛,此时的折减系数即为安全系数.结合工程实例,对比强度折减法的边坡稳定性有限元法和传统极限平衡法的计算结果,表明ansys基于强度折减法的边坡稳定性有限元分析应用与工程实际是可行的.【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》【年(卷),期】2011(029)001【总页数】4页(P3-6)【关键词】边坡稳定性;强度折减法;有限元【作者】耿宇飞;李鹏飞;安立群【作者单位】张家口市华盛建设工程招标代理事务所有限公司,河北,张家口,075000;河北建筑工程学院,河北,张家口,075000;北京京铁房地产开发公司张家口分公司,河北,张家口,075000【正文语种】中文【中图分类】TU4ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件.由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro／Engineer，NASTRAN，Alogor，I-DEAS，AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一.边坡稳定性分析的主要任务是进行边坡稳定性计算、评价当前边坡的稳定状态和可能的变化发展趋势，以便作为边坡整治工程设计的依据.传统的边坡稳定性分析方法中，为了便于分析计算的进行，做了许多近似假设，如假设一个滑动面、不考虑土体内部的应力-应变关系、不考虑支挡结构的作用等等.因此，传统分析方法不能得到滑体内的应力、变形分布状况，也不能求得岩体本身的变形和支挡结构对边坡变形及稳定性的影响.传统分析方法的这些先天缺点使它在应用中受到一定的限制，尤其在大型边坡和重要工程的边坡整治分析中，大多仅用它作为初步计算和估计.而有限元法克服了传统分析法的不足，不仅满足力的平衡条件，而且还考虑了土体应力、变形关系和支挡结构的作用，能够得到边坡在荷载作用下的应力、变形分布，模拟出边坡的实际滑移面.本文探索用最大型通用的有限元分析软件Ansys对一具体滑坡展开研究，以期做好解决工程实际问题的范例.1 应用极限平衡法对某滑坡进行计算极限平衡理论是经典的确定量分析方法，在工程界应用非常广泛.基本作法是：将滑动趋势范围内的边坡岩土体按某种规则划分为一个个小块体，通过块体的平衡条件来建立整个边坡平衡方程，以此为基础进行边坡分析.为了对该滑坡进行定量评价，本次选择了与滑动方向基本一致的II—II‘和剖面见图1进行稳定性验算.根据勘探资料滑坡土体主要为粉质粘土夹碎石，且滑床为近似圆弧形，因滑坡区地下水贫乏，故不考虑地下水动静水压力的影响.运用同济曙光边坡分析软件，采用瑞典圆弧法，土条数设定100，考虑地震加速度为0.05g，最大迭代次数200，滑坡验算的物理力学指标根据实测值，粉质粘土采用：泥岩采用：得到II—II‘剖面安全系数分别为1.178.自动搜索滑动面如图1红线所示.II—II‘剖面最危险圆弧滑动面圆心坐标（35.26，356.40），半径：19.58.图1 II—II‘剖面稳定分析模型2 应用有限元法对某滑坡进行计算有限元法的基本思想是将连续的结构离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，将连续体看作是只在节点处连接的一组单元的集合；同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在每一个单元中假定一个近似的插值函数以表示单元中场函数的分布规律；进而利用力学中的某些变分原理去建立用以求解节点未知量的有限单元方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题简化为离散域中的有限自由度问题.本文采用了美国大型有限元软件ANSYS来完成有限元法的滑坡稳定验算工作.（1）计算范围与边界条件的确定计算边界范围的大小在有限元法中对计算结果的影响比在传统极限平衡法中表现得更为敏感.本文工作中对每个剖面采取的各自计算范围为：由坡脚沿120°向南东方向水平延展滑坡高度1.5倍的距离，从坡顶滑坡后缘壁沿300°向北西方向水平延伸滑坡高度2.5倍的距离，且上下边界总高不低于2倍坡高.边界条件为左右两侧水平约束，下部固定，上部为自由边界.（2）计算参数的选取按照平面应变建立有限元模型，计算单元采用平面八节点单元PLANE82［1］.需要输入的参数有岩土体的内摩擦角、粘聚力、单位土体的重量、泊松比、弹性模量、膨胀角6个参数.设c0，φ0为初始强度参数，安全系数采用的强度折减定义形式. 由图3变形后的塑性区可以看出，在计算不收敛所达到的最后稳定安全系数时，主要的塑性变形发生在滑坡后缘.对比图5和图1可以看出II—II‘剖面用强度折减有限元法所得的滑动面十分接近用同济曙光软件（极限平衡法）所搜索出来的滑动面，都是从滑坡后缘开始滑起. 图2 有限元网格划分图3 变形后的塑性区图4 应力云图图5 滑动状态图图6 NLEPEQ-F曲线再由曲线6到8可以看出，随着系数F逐渐增大，也就是土体强度参数的逐渐降低，不论是应力、应变还是水平位移，都在逐渐的变化，但是幅度不大.在系数达到一定的数值以后，都会发生急剧的变化，之后发生滑坡.这表明滑坡是需要一个诱因的，降雨就是诱因中最常见的，它使土体重度增加、粘聚力和内摩擦角减少，从而达到滑坡所需条件.图7 SEQV-F曲线图8 DS-F曲线经过计算得到II—II‘剖面的系数为1.16时，该剖面的应力、应变以及水平位移均发生了突然的变化，根据在控制选项中所设定的力的收敛准则，计算没有收敛，判定当F＝1.16时，II-II‘剖面失稳，即最后的安全稳定系数是1.16.3 结论表1 计算结果相比较安全系数 II—II‘极限平衡条分法1.178有限单元法1.16 （1）用大型通用Ansys软件强度折减有限元法所得的滑动面十分接近用同济曙光软件（极限平衡法）所搜索出来的滑动面，安全系数也非常接近，表明Ansys软件强度折减有限元法应用于边坡工程实际中是完全可行的.（2）有限元强度折减法近来在国内外受到关注，对于均质土坡已经得到了较好的结论，但尚未在工程中实用.本文采用有限元强度折减法，对某滑坡进行了系统分析，证实了强度折减法用于工程边坡的可行性，求得了滑坡体相应的稳定安全系数. （3）与极限平衡法计算结果比较，清晰地表明相差幅度为1.5%，虽有差别，但处在同一稳定级别范围内，处于基本稳定状态，与目前滑坡的实际情况相吻合，说明有限元法的计算结果具有一定的可靠性.同时，用极限平衡法得到的安全系数一般大于强度折减有限元法，在工程上应引起重视.（4）此滑坡地质比较特殊，大量的滑坡坡体由粉质粘土加碎石土构成，这类土的力学性质既不同于一般岩体，有不同于一般土体，而是介于土体和岩体之间的一种特殊地质体，有限元法克服了传统分析法法的不足，不仅满足力的平衡条件，而且考虑了土体应力-应变关系，使计算结果更加精确合理.参考文献【相关文献】［1］郑颖人，赵尚毅.有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用，2004，23（19）：3381～3388［2］娄世飞.西南科技大学污水处理厂滑坡稳定性分析研究.硕士论文.四川：西南科技大学，2006 ［3］马建勋，赖志生，蔡庆娥，徐振立.岩石力学与工程学报23（16）：2690～2693［4］四川地质集团，遂宁西山滑坡群治理工程2005，1［5］张鲁渝，郑颖人，赵尚毅，时卫民.有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究.水利学报，2003，1：21～27［6］崔政权，李宁.边坡工程—理论与实践最新发展.北京：中国水利水电出版社1999，12［7］张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理.北京：地质出版社1997，11。

基于ANSYS软件的有限元分析作者：朱旭，霍龙，景延会，张扬来源：《科技创新与生产力》 2018年第7期摘要：ANSYS软件是大型通用有限元分析程序，操作简单方便，功能强大。

对ANSYS软件的发展历程和功能进行了说明，对基于ANSYS软件的有限元分析流程进行了详细介绍，并通过平面悬臂桁架结构实例详细介绍了ANSYS软件在有限元分析中的应用。

结果表明，ANSYS软件是有限元分析强有力的工具，能够完成各种工程问题的有限元数值模拟。

关键词：数值模拟方法；有限元分析；ANSYS软件中图分类号：TP391.7 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.07.097目前在工程领域中常用的数值模拟方法有有限单元法、边界元法、有限差分法等，其中以有限单元法的应用和影响最广。

有限单元法是一种连续结构离散化数值计算方法，通过对连续体划分单元，用单元和节点组成有限未知量的近似离散系统去逼近无限未知量的真实连续系统[1]。

有限单元法具有适应性强、计算精度高、计算格式规范统一等诸多优点，已经广泛应用到土木工程、机械工程、航空航天、核工程、海洋工程、生物医学等诸多领域中。

早在18世纪末，欧拉就用与现代有限元相似的方法求解了轴力杆的平衡问题。

随着计算机技术的快速发展，有限元数值模拟技术日益成熟。

ANSYS软件是美国ANSYS公司出品的集结构、流体、电场、磁场、声场等多领域分析于一体的大型通用有限元分析软件，能与多数计算机辅助设计软件（如Pro/Engineer，CATIA，AutoCAD等）接口，实现数据的共享和交换[2]。

基于ANSYS软件的有限元分析，将有限元分析和计算机图形学结合在一起，不仅能够为各种工程问题提供可靠的有限元分析结果，而且可以显示构件的变形图和应力云图等可视化结果，还可以观察到试验中无法观察到的发生在结构内部的一些物理现象，例如弹体在不均匀介质侵彻过程中的受力与偏转等。

基于ADAMS和ANSYS的起重机动态仿真分析与
故障诊断的开题报告
1. 研究背景
随着我国经济的发展，起重机在现代工业生产中得到了广泛应用。

起重机的动态性能和安全性直接关系到生产效率和工人安全，因此需要研究起重机的动态仿真和故障诊断方法。

2. 研究内容
本课题主要研究基于ADAMS和ANSYS的起重机动态仿真分析和故障诊断方法。

具体内容包括以下几个方面：
(1) 建立起重机的动态仿真模型，包括吊臂、起升机构、行走机构等部分，并利用ADAMS软件进行仿真分析，得出起重机的动态特性。

(2) 建立起重机的有限元分析模型，包括吊臂、起升机构、行走机构等部分，并利用ANSYS软件对起重机进行动态力学分析，得出起重机的应力、变形等参数。

(3) 利用ADAMS和ANSYS两种模型，对起重机的工作过程进行集成仿真分析，得出起重机在不同工况下的动态特性、应力和变形等参数。

(4) 基于仿真模型和实际运行数据，研究起重机的故障诊断方法，包括故障特征提取、故障分析和故障诊断等步骤。

3. 研究意义
本研究可以提高起重机的安全性和运行效率，为起重机的优化设计和故障诊断提供技术支持，具有重要的实际意义。

4. 研究方法
本研究采用仿真分析方法，利用ADAMS和ANSYS软件建立起重机的动态仿真和有限元分析模型，对起重机的动态特性和应力分布进行分析，同时结合实际运行数据和故障经验，研究起重机的故障诊断方法。

5. 研究进程
目前，已经完成起重机动态仿真模型的建立和初步仿真分析，正在进行有限元分析模型的建立和动态力学分析。

接下来将继续开展起重机的集成仿真分析和故障诊断研究。