ANSYS桥梁建模经验1

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）。

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。

有限元仿真经验技巧总结1.装配体接触面之间如何使节点对齐？法一：通过实体切割，产生对齐的实体轮廓线，划分网格时自动对齐。

法二：两实体通过布尔运算合并，然后切割划分网格。

法三：各自划分网格，然后节点合并（equivalence），然后分离（detach）。

法四：投影project法五：两实体接触表面网格若不对齐，可以通过选取它们的面网格来进行节点对齐。

2.如何删除重复的单元？首先，把重复单元节点合并；然后，tool/check elems/duplicates,save failed；最后，delete/elems,选择retrieve,即可删除重复单元。

3.切割实体划分实体单元时，如何保证每一块都是可映射的，即可划分的？最好是保证实体每个面只有边界线，面内无其他切割实体边界线。

其次是只有一个面内有边界线。

4.如何快速创建节点？按住鼠标左键在边界线拖动，直至边界线变亮时松开，点击就出现节点。

5.如何镜像实体或单元？Tool/reflect,选中实体或单元，duplicate,镜像平面，OK.6.对于较规则的实体，快速生成六面体单元的方法有哪些？1）对于较规则的方形体，可以在其中一面上automesh，然后直接solid map/one volume划分。

或者由二维面网格linear drag生成。

2）对于可旋转的规则环形体，确定其中一面二维网格，然后spin。

3）对一般的六面体，需要先确定的相对面的面网格，要保证数量一致，然后通过linear solid.7.对于分散对称的载荷施加区域，如风机轮毂上的载荷，塔筒截面上的载荷，怎么加载简单有效？创建中心质点Mass21，赋予其很小的质量，适用静力加载、小变形，不考虑转动惯量。

然后把中心质点和受力区域节点，建立柔性连接rbe3，可以传递力和力矩，耦合六个自由度。

对于实体单元之间建立刚性连接CERIG,如螺栓与螺母之间的绑定接触，所有节点不产生相对位移，只产生刚体运动，只需耦合3个平动自由度，适用小变形。

ansys综合心得第一篇：ansys综合心得材料单元的选择以及个材料的弹性模量和杨氏模量的选择？起因是，最近老有人问我一些，论坛上自己的提问，和回答，而这些回答我现在却想不起来了；同时，工作中也经常遇到一些自己曾经解决了的问题，而再次遇到的时候，又忘记了因而，搜集了一些自己在论坛上的东西，整理一下，希望同仁兄台相互讨论，更益求精~！希望，各位朋友能就文中的不足提出意见更希望，各位朋友能拿出自己的心得体会，共同交流，共同进步希望，更多的朋友能提出建议分享个人的一些经验，或者就一些问题讨论！一、求解分析（结构分析）（一）求解设置（二）边界条件λ 对称与反对称边界条件——实体和单元1）针对对称边界条件下实体结构的分析，可利用ANSYS对称边界条件设置，求解半个或者1/4实体结构，将所得结果对称/循环，得到整体结果分析；2）针对反对称边界条件下实体结构的分析，可利用ANSYS反对称边界条件设置，求解半个实体结构，将所得结果按180度CYCLIC循环对称定义，注意反对称要求如下因素亦满足反对称条件：材料、约束方程、载荷、外形。

λ 位移边界条件——实体和单元1.位移约束与强制位移位移约束（displacement constraint）是在节点、或关键点（自由点）上施加某种条件以限制其沿某一自由度方向的运动强制位移（enforced displacement）是在约束点（节点或关键点）上施加某种条件以促使其沿某一自由度方向运动。

2.限制刚体位移问题一：分析中有时会遇到这样一种情况：即外加载荷是整体平衡的，从理论上来说不会引起刚体位移，只会引起结构变形。

但在进行静力分析时，如果不施加任何约束却会由于刚度矩阵的奇异无法计算，这是怎么回事？这种情况下约束应该如何施加？答1：这种情况叫做Pure Neumann boundary value problem。

这种情况下所得到的位移都是相对位移加上一个常数，常数即为刚体位移。

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。

利用有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模发表时间：2009-08-28T15:41:45.107Z 来源：《企业技术开发(下半月)》2009年第2期供稿作者：李奇霏，徐梁晋（中南大学土木建筑学院，湖南长沙410083 [导读] 文章对有限元分析软件ANSYS，以及钢桁梁桥进行了简单的介绍，并利用大型有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模作者简介：李奇霏，中南大学土木建筑学院。

摘要：文章对有限元分析软件ANSYS，以及钢桁梁桥进行了简单的介绍，并利用大型有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模，为实际工程中的研究和计算提供了方便。

关键词：ANSYS；钢桁梁桥；建模结构建模分析是建筑设计的一个基本要求,随着科技的进步,大型有限元软件ANSYS已成为结构建模分析的有力工具，能更好地对模型进行准确快速的模拟，在工程计算领域的应用越来越广阔。

1有限元分析软件——ANSYS ANSYS*软件是美国ANSYS公司研制的一个功能强大的大型有限元分析软件,具有强大的前处理、求解和后处理功能,目前广泛应用于航空航天、核工业、铁道、石油化工、机械制造、水利水电、生物医学、土木工程、家用产品及科学研究等领域，它是融结构、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，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CAD工具之一。

建模所用版本为ANSYS10.0版。

2钢桁梁桥随着时代的发展，对桥梁跨度的要求也越来越高，钢板梁的梁高增加，用钢量也相应增加，很不经济，应采用桁梁。

桁梁桥主要有以下六部分组成：主桁架、桥面、桥面系、联结系、制动撑架以及支座。

主桁主桁是桁梁桥的主要承重结构，它将承受的列车竖向荷载等传给支座。

主桁由上弦、下弦和腹杆组成。

腹杆又分为斜杆和竖杆。

有斜杆交汇的节点称为大节点，无斜杆交汇的节点称为小节点，节点之间距离称做节间长，竖杆视其受拉或受压又分为挂杆与立柱。

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。

Ansys桥梁应用一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工程概况桁架桥即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，按腹杆方向之不同乂区分为斜杆和竖杆。

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3X 128m连续钢桁梁，1937年，为“万里长江第一桥”）、南京长江大桥（三联3X 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，以上列举的儿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，可以汁算更大跨径、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讣算方法和施工技术作为保证。

而且山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。