ANSYS实例分析内有结果 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/3/29 18:34:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

【ANSYS算例】 基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step)

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\,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=。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3-23。

图3-22位于密执安的\

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(Beam1) 3.83?10?6m4 1.87?10?6 8.47?10?6 2.19?10?3m2 1.185?10?3 3.031?10?3 桥身弦梁(Beam2) 底梁(Beam3)

解答 以下为基于ANSYS图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。

(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)

程序 → ANSYS → ANSYS Interactive → Working directory(设置工作目录)→ Initial jobname(设置工作文件名):TrussBridge → Run → OK (2) 设置计算类型

ANSYS Main Menu:Preferences… → Structural → OK (3) 定义单元类型

ANSYS Main Menu:Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Beam: 2d elastic 3 → OK(返回到Element Types窗口)→ Close (4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Real Constants…→ Add/Edit/Delete → Add…→ select Type 1 Beam 3 → OK → input Real Constants Set No. : 1 , AREA: ,Izz: (1号实常数用于顶梁和侧梁) → Apply → input Real Constants Set No. : 2 , AREA: ,Izz: (2号实常数用于弦杆) → Apply → input Real Constants Set No. : 3, AREA: ,Izz: (3号实常数用于底梁) → OK (back to Real Constants window) → Close (the Real Constants window) (5) 定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models → Structural → Linear → Elastic → Isotropic → input EX: , PRXY: (定义泊松比及弹性模量) → OK → Density (定义材料密度) → input DENS: 7800, → OK → Close(关闭材料定义窗口) (6) 构造桁架桥模型

生成桥体几何模型

ANSYS Main Menu:Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → In Active CS → NPT Keypoint number:1,X,Y,Z Location in active CS: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,, (8,, (12,, (20,, (24,, (28,)→ Lines → Lines → Straight Line → 依次分别连接特征点 → OK

网格划分

ANSYS Main Menu: Preprocessor → Meshing → Mesh Attributes → Picked Lines → 选择桥顶梁及侧梁 → OK → select REAL: 1, TYPE: 1 → Apply → 选择桥体弦杆 → OK → select REAL: 2, TYPE: 1 → Apply → 选择桥底梁 → OK → select REAL: 3, TYPE:1 → OK → ANSYS Main Menu:Preprocessor → Meshing → MeshTool → 位于Size Controls下的Lines:Set → Element Size on Picked → Pick all → Apply → NDIV:1 → OK → Mesh → Lines → Pick all → OK (划分网格) (7) 模型加约束

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural→ Displacement → On Nodes → 选取桥身左端节点 → OK → select Lab2: All DOF(施加全部约束) → Apply → 选取桥身右端节点 → OK → select Lab2: UY(施加Y方向约束) → OK (8) 施加载荷

ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural → Force/Moment → On Keypoints → 选取底梁上卡车两侧关键点(X坐标为12及20) → OK → select Lab: FY,Value: -5000 → Apply → 选取底梁上卡车中部关键点(X坐标为16)→ OK → select Lab: FY,Value: -10000 → OK → ANSYS Utility Menu:→ Select → Everything (9) 计算分析

ANSYS Main Menu:Solution → Solve → Current LS → OK (10) 结果显示

ANSYS Main Menu:General Postproc → Plot Results → Deformed shape → Def shape only → OK(返回到Plot Results) → Contour Plot → Nodal Solu → DOF Solution, Y-Component of 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

ANSYS Main Menu → General Postproc → Element Table → Define Table → Add → Lab: [bar_I], By sequence num: [SMISC,1] → OK → Close

定义线性单元J节点的轴力

ANSYS Main Menu → General Postproc → Element Table → Define Table → Add → Lab:

[bar_J], By sequence num: [SMISC,1] → OK → Close

画出线性单元的受力图(见图3-24(b))

ANSYS Main Menu → General Postproc → Plot Results → Contour Plot → Line Elem Res → LabI: [ bar_I], LabJ: [ bar_J], Fact: [1] → OK (11) 退出系统

ANSYS Utility Menu:File → Exit → Save Everything → OK

(a)桥梁中部最大挠度值为 374m (b)桥梁中部轴力最大值为25 380N

图 桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果

【ANSYS算例】 基于命令流方式的桁架桥梁结构分析

!%%%%% [ANSYS算例] %%%%% 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,,, , , , , !定义1号实常数用于顶梁侧梁 R,2,,,0,0,0,0, !定义2号实常数用于弦杆 R,3,,,0,0,0,0,

!定义3号实常数用于底梁

MP,EX,1, !定义材料弹性模量 MP,PRXY,1, !定义材料泊松比 MP,DENS,1,,7800 !-----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,7,24,0,, $K,8,28,0,, $K,9,32,0,, $K,10,4,,, $K,11,8,,, $K,12,12,,, $K,13,16,,, $K,14,20,,, $K,15,24,,, $K,16,28,,, !-----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,,,,

!定义材料密度