鋼桁架橋梁結(jié)構(gòu)的ANSYS分析.docx

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1、鋼桁架橋梁結(jié)構(gòu)的ANSYS分析摘要本文中采用有限元分析法，在大型有限元分析軟件ANSYS平臺(tái)上分析橋梁工程結(jié)構(gòu)，很好地模擬橋梁的受力、應(yīng)力情況等。在靜力分析中，通過加載各種載荷，得出結(jié)構(gòu)變形圖，找出橋梁的危險(xiǎn)區(qū)域。1、問題描述下面以一個(gè)簡(jiǎn)單桁架橋梁為例，以展示有限元分析的全過程。該桁架橋由型鋼組成，頂梁及側(cè)梁，橋身弦桿，底梁分別采用3種不同型號(hào)的型鋼，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1-1。橋長(zhǎng)L=32m,橋高H=5.5m。橋身由8段桁架組成，每段長(zhǎng)4m。該橋梁可以通行卡車，若這里僅考慮卡車位于橋梁中間位置，假設(shè)卡車的質(zhì)量為4000kg，若取一半的模型，可以將卡車

2、對(duì)橋梁的作用力簡(jiǎn)化為P1，P2和P3，其中P1=P3=5000N,P2=10000N，見圖1。圖1橋梁的簡(jiǎn)化平面模型(取橋梁的一半)表1-1橋梁結(jié)構(gòu)中各種構(gòu)件的幾何性能參數(shù)構(gòu)件慣性矩m4橫截面積m2頂梁及側(cè)梁(Beam1)橋身弦梁(Beam2)底梁(Beam3)2、模型建立在橋梁結(jié)構(gòu)模擬分析中，最常用的是梁?jiǎn)卧蜌卧?，鑒于橋梁的模型簡(jiǎn)化，采用普通梁?jiǎn)卧猙eam3。實(shí)體模型的建立過程為先生成關(guān)鍵點(diǎn)，再形成線，從而得到桁架橋梁的簡(jiǎn)化模型。1、有限元模型3.1單元屬性整個(gè)橋梁分成三部分，分別為頂梁及側(cè)梁、弦桿梁、底梁，三者所使用的單元都為beam3

3、單元，因其橫截面積和慣性矩不同，所以設(shè)置3個(gè)實(shí)常數(shù)。此外，他們材料都為型鋼，材料屬性視為相同，取為彈性模量EX為2.1e11，泊松比prxy為0.3，材料密度dens為7800。3.2網(wǎng)格劃分線單元尺寸大小為2，即每條線段的1/2。2、計(jì)算4.1約束根據(jù)問題描述的要求，該桁架橋梁在x=0處的邊界條件為全約束，x=32處的邊界條件為y方向位移為0（即UY=0）。如下圖所示。4.2載荷卡車對(duì)橋梁的壓力視為3個(gè)集中載荷，因?yàn)槟Ｐ椭蝗蛄旱囊话?，所?個(gè)集中載荷的力之和為20000N，分別為p1=5000N,p2=10000N,p3=5000N。并將載

4、荷施加在底梁的關(guān)鍵點(diǎn)4,5,6上。如下圖所示。5、靜力分析的計(jì)算結(jié)果5.1查看結(jié)構(gòu)變形圖顯示y方向位移顯示x方向位移5.2結(jié)論從加載后的結(jié)構(gòu)變形圖中可以看出，在載荷作用下，桁架橋的中間位置向下發(fā)生彎曲變形最為明顯而兩側(cè)的側(cè)梁變形最小，載荷引起的位移最大處在橋中間位置，隨跨中間向兩側(cè)遞減。6、命令流/filname,bridge/title,thisisaanalysisofbridge/prep7!=====設(shè)置單元和材料et,1,beam3r,1,2.19e-3,3.83e-6r,2,1.185e-3,1.87e-6r,3,3.031e-3,

5、8.47e-6mp,ex,1,2.1e11mp,prxy,1,0.3mp,dens,1,,7800!-----定義幾何關(guān)鍵點(diǎn)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,,$k,10,4,5.5,,$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,,!-----通過幾何點(diǎn)生成橋底梁的線l,1,

6、2$l,2,3$l,3,4$l,4,5$l,5,6$l,6,7$l,7,8$l,8,9!------生成橋頂梁和側(cè)梁的線l,9,16$l,15,16$l,14,15$l,13,14$l,12,13$l,11,12$l,10,11$l,1,10!------生成橋身弦桿的線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!------選擇橋頂梁和側(cè)梁指定單元屬性lsel,s,,,9,16,1,latt,1,1,1,,

7、,,!-----選擇橋身弦桿指定單元屬性lsel,s,,,17,29,1,latt,1,2,1,,,,!-----選擇橋底梁指定單元屬性lsel,s,,,1,8,1,latt,1,3,1,,,,!------劃分網(wǎng)格allsel,alllesize,all,,,1,,,,,1lmesh,all!=====在求解模塊中，施加位移約束、外力，進(jìn)行求解/solunsel,s,loc,x,0d,all,,,,,,all,,,,,allsel,allnsel,s,loc,x,32d,all,,,,,,,uy,,,,allsel,all!------基于幾

8、何關(guān)鍵點(diǎn)施加載荷fk,4,fy,-5000$fk,6,fy,-5000$fk,5,fy,-10000/replotallsel,allsolve!==