桥梁的ansys有限元分析.docx

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桥梁的ansys有限元分析

（一）研究背景

桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有十分重要的位置,而桥梁桁架结构是保证桥梁安全运营的重要手段。

随着技术的发展，桥梁桁架结构己经发展成为桥梁领域中必不可少的专用结构，桥梁桁架结构更是代表了桥梁的主流发展方向，具有广阔的市场前景。

木文的研究对象为桥梁桁架结构，采用有限元法对该车结构进行了有限元分析。

（二）研究目的

本文认真研究了桥梁的结构组成和工作原理，对桥梁各组成部件进行了合理的模型处理和简化，利用有限元分析软件ANSYS的APDL语言，建立了各部件的有限元参数化模型。

按照真实情况采用合理的方式模拟各部件间的连接关系，将各部件组成一个整体。

通过以上工作建立了桥梁的有限元分析模型，对桥梁桁架结构进行静力学分析，分析桥梁桁架结构在静态情况下的位移变形，应力应变分布，为桥梁桁架结构的设计与制造提供理论依据。

（三）有限元分析过程

1.定义材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比。

点击主菜单中的"Preprocessor'MaterialProps>Material

Models”,弹出窗口,逐级双击右框中“Structural、Linear\Elastic\Isotropicn前图标，弹出下一级对话框，在"弹性模量”（EX）文本框中输入:

2.Oell,在“泊松比”（PRXY）文本框中输入：

0.3,如图所示，点击“0K”按钮，同理点击Density

输入7850即为密度。

AdefineMaterialModelBehavior

MaterialEditFavoriteHelp

flntHialXodeLsDefined

◎LinearIsotropic

aterialKodclNumber1

Jj

JlatcrialHodclsAxrailablc

&Favorites

卷Structural

画Linciir

血Slastic

◎inc

◎Orthotropic

◎Arusotropic血Monlineai*

QDensity

ALinearI&otropicPropertiesforP/aterhlNumber1

LinearIsotropicIfaterialProperties

forKaterialNuiTber1

T1

Terrperatures|0

EX

PRX7|o.3

AddTemperattire|DeleteTeiuperature

Graph

OK

dree]|Heb

ADefineMaterialModelBehavior

MatenalEditFavoriteHelp

MaterialModelsDefined

HaterialModelsAvailablc

矗疏翌皿1脸遐ElI

@LinearOrtho-tropic

⑥Favccrites

渗Structural卤Linear

gElastic

©Isotropic

◎Orthotropic

$Anisotropic血Nonlinear

⑥ThermalExpansion

2.定义单元属性，包括单元类型、单元编号、实常数。

点击主菜单中的"Preprocessor>Elenient

Type>Add/Edit/Deleten,弹出对话框点击“0K”,关闭对话

框，返回至上一级对话框此时，对话框中岀现刚才选中的单元类

型：

Linko

・・ptions・JDulutu|

VOLUMES

TYPENUM

3.定义梁截面，包括梁截面各部分尺寸。

点击主菜单中的“Preprocessor〉Sections>Link>Add"、弹出对

话框输入ID为1梁截而为100点击“0K”,关闭对话框,

HPreferences

3Preprocessor

@ElementType

®RealConstants

（DBaterialProps

QSections

EJSectionLibrary0B（?

a»

□Shell

0Pretension

0Joints

0Reinforcing

0Pipe

□Link

□SEE

SEdit

BAxis

OContact

EListSections

EDeleteSection

EIfodelin^

®HcshinE

□3CheckingCtrls

©NumbeririRCtrls

CDArchiveludel

@Coupling/CeqnmHulti-ficldSetUp©Loads

CDPhysics

□3PathOperations

SSolution

EJGeneralPostproc

9TineHistPostpro

□ROMTool

9KadiationOpt

SSessionEditor

4.使用keypoint命令建立关键点，使用line命令建立线。

POINTS

ANSYS

R17.0

TYPENUM

JAN92021

20:

43:

52

5.定义梁单元大小进行网格划分。

点击主菜单中的“Preprocessor>Meshing>MeshTool”,弹出划分网格对话框在“SizeControl”标签中的Global一栏点击Set按钮，弹出“网格尺寸设置”对话框，在SIZE一栏中输入：

2,其

他保留缺省设置，点击0K按钮关闭对话框。

1

ELEMENTS

JAN92021

20:

56:

52

unsaved_project—Staticstructural（AS}

6•在梁两端添加刚臂和施加约束。

点击主菜单中的zzPreprecessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structuaral>Displacemengt>OnAreas",弹出而选择对话框，点击该模型的左端而，点击“OK"按钮，弹岀对话框如图示，选择右上列表框中的“AIIDOF”，并点击"OK"按钮，即可完成对左端而的位移约朿，相当于梁的固左端。

同理，对梁的右端而进行固左端约束匚

IllsSelectListElotPiotGtrlsNoikPlaneParaieierslacrolewXtrlsHel>

D剑旦创鱼］鱼］勺］飞|3

Toolbar

OrfironoIDccirwt.pI^awr1r.-«rc,-'nr

Ictxj®

rcnces二

ocessor

IonlysisTypeincLoadsntIngs•plyStrixtural

QDisplnceakcnt尸OnLines□OnAreftfl尸OnKeypoints戸KT■诫妁刀OnHo4cCaoponcntsEJSywnrtryB.C.3AntiwysdB.C.

0Force/lo®rntsPressureQTeaocrftture13InertiaBPrctnsnScctn13GmPlaneStrain田Other

FieldSurfaccTntrFieldVqIuxh:

IntxInitialCondiVnLoadVectorFunctionsrlete

•crate

1StepOptslanngenent（CIS）ilte$Tracking

/cmlRexonincl卜fieldS?

tUp

ISConfectionsnotsticsHedgedlODUalPnstproc1stPostproool

ELEMENTS

unsaved^project--StaticStructural（A5）

7•施加点荷载和施加均布荷载。

点击主菜单中的/zPreprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes",弹岀"盯点选择"对话框，点击"PickAll"按钮，即可。

在Force/momentvalue"—项中输A：

-100N然后点击"OK〃按钮关闭对话框。

同理在pressure施加均布荷载°

Kainlend

;ferencmrproccssorutionnalycisType«fincJSettints3Apply

E）Structural田DisplucencntDForcc/looentT^OnKeypoints

-^0nNixirCovpoa^ntsBFro・Reactioa?

SFro*lotAnaly0Presflurc田Tewcraturc田InertiaSPrctnsnSectnSCenPlaneStrain0Other

BFieldSurfaceIntrBFieldVoluneIntr田Initial0LoadVeoE）Function3QeleteiOperateoadStepOcXIjmacenc:

tflTr^4<»lveanMalRcxocniti-fieldDAISCooncihabridgedIwralPg"：

wHistPo5t|ITool

ELEMENTS

ANSYS

R17.C

JAX9202121:

09:

21

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（四）分析结果及意义

1•导出位移计算结果。

点击主菜单中的“GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSoluM,弹岀对话框，选中"NodalSolution>DOFSolution>X-compomentofdisplacementv

栏中的“UX”选项，点击“OK”按钮，即可显示位移云图，如图。

JAX

AComoiTWZDw

KODALSOLVTIOX

lieu10becontoured

202114:

16

A"語

□Preferencea

3Preprocesuor

5Solution3CcM!

ralPostprtM^

□OataAFileOpts

□Rc&ultfiSuauuryB）ReadResults

BFailureCriteria

□PlotResulta

□befaracdShapeDContourPlot

.23«E-04

l«9E-04.304E-04

・101&

M39€・O,

SVB-1

TIME-1

VX

RSYS-0r«X・・529—03SWX—.303E-04SMX・.304E-04

Undisplacedshapekey

PzMiticoalC^ticnT

UndisplacedshapekeyScaleFactor

MFar/critefi2

Solutlcri

0Z-Ccocxowit

0DI即ldHoent幺Strew土TotalIe»:

hydalStrain土TotalbihsrdcZjJjdI上

NODUSOLUTION

ANSYS

R17.0

J2XN102021

14:

08:

53

SUB=1

TIME=1

UY（AVG）

RSYS=0

-・529E-03-.412E-03-・294E-03-.176E-03・・S88E-04

-.^71E-03-.353E-03-.235E-03-.118E-03

ANSYS

R17.0

J3XN102021

14:

09:

08

unsaved_projeer--StaticStructural（A5）

NODALSOLUTION

SUB=1

TIME=1

UZ（AVG）

RSYS=0

DMX二.529E-03

3MN=-.522E-04

SMX=・522巴-04

-.522E-01-.290E-0*-.S80E-05.17^E-0^.^06E-04

-.406E-04-.174E-04・580E-05.290E-04.522E-04

unsavedproject--StaticStructural（A5）

ANSYS

R17.0

JJUQ102021

14:

05:

19

NODilLSOLUTION

SUB=1

TIME=1

USUW（AVG）

RSY3=0

0・11SB-03・235E-03・353B-O3・471E-03

.588E-0^・176E-03.294E-03・412E-03.529E-03

unsaved_projact--StaticStructural（AS）

2•导出应力应变计算结果。

点击主菜单中"GmeralPostproc>PlotResults>Contoui・Plot>NodalSolu”,弹出对话框，选中"Stress>vonMisesstress”点击"OK”按钮即可显示位移云图,如图。

AANSV2MJliviytinUtieyMenu-■

ElieSelectLiatRiotPlotCtrlfiJ^orkPlanelacroHelp

p也鱼理鱼'剑勺Bf

Toolbar

Str

Lbdlsplacedahgkey

AdditiccvilCtotions

Ibdlsplacedshst

Pactor

ct>d^J

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ItenWbecontaired

Mainleru

ACc

3Pr«fcren«c3Preprocessor3Solution3CentralPostprocBDataAFileOptsBResuitsSufmryGKeadKmultsSFftilttreCriteriaBPlatResultsSDeforaedSlwoe（3ColourPl匹

0letPrincipalst-12r>dPrineipsl03rdPrincipal2tQStressintensKyoEHEEffiS（?

Plasticequlvale

5taticpres11TotalI?

chanicalidBlasticStrainPlart&«Strain2CreepStrainidTVfjroalStrainNTotallechanical

1.了解ANSYS软件的操作界而，学会了如何査看模型点线而体，如何泄义模型材料属性：

2.学习ANSYS的基本操作，比如左义模型的单元属性，如何创立点线而体：

通过对该梁的点，线，面，体的ANSYS建模操作，更进一步认识了ansys软件：

3.学会ANSYS划分网格操作，学会ANSYS施加约朿的操作，学会ANSYS施加荷载的操作以及求解设定操作；

4.通过对桥梁桁架结构的有限元分析，得岀英在两端设为固泄约朿，受集中力和分布载荷的作用下位移变形量为0O529e-3,应力大小为0.26422-0.961021