有限元建模有限元大作业.docx
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有限元建模有限元大作业
有限元ANSYS分析
--基于图形界面的桁架桥梁结构分析
姓名:
XXX
班级:
XX
学号:
XXXXX
指导教师:
XX
完成日期:
XXXXX
一.问题描述
如下图所示,实际的钢桁架桥梁可以简化成下承式简支钢桁架桥
侧视图
三维图
模型,桥全长72m,每个节段12m,桥宽10m,高16m。
设桥面为0.3m厚的混凝土板。
桁架杆件规格有如下三种:
钢桁架桥杆件规格
杆件
截面号
形状
规格
端斜杆
1
工字型
400*400*16*16
上下弦
2
工字型
400*400*12*12
横向连接梁
2
工字型
400*400*12*12
其他腹杆
3
工字型
400*300*12*12
材料属性
二.建立模型
由于本例节点数目较多,且材料也各不相同,ansys具体操作步骤比较多,也比较复杂,为了既反映操作流程,又不至于太繁琐,故简化操作步骤,只列出各个操作的主要步骤,具体的上机操作不再细述。
1.定义工作标题和工作名。
2.定义单元类型和选项。
根据题目要求可以选择BEAM2node188和
SHELL3D4node181这两类单元。
3.定义材料属性。
按上述材料属性表分别定义好两种材料的属性。
4.定义梁单元截面。
5.定义壳单元厚度。
6.生成半跨桥的节点。
ANSYSMainMenu:
Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→InActiveCS,然后在对话框中输入“0,0,-0.5”。
然后用copy命令复制点。
7.生成半桥跨单元。
8.生成全桥有限元模型。
用Reflect把已经生成的半桥跨单元生成全桥有限元模型。
9.生成对称单元。
10.合并重合节点、单元。
三.加边界条件和载荷
加边界条件和载荷:
1.假设桥梁左边固定支座,右端为滑动支座,分别施加约束。
2.在桥跨中两节点处施加集中力载荷,大小为100000N,方向向下。
3.施加重力。
DefineLoads>Apply>Structual>Inertia>Gravity>Global然后在弹出的方框内输入10,如下图
4.施加所有约束和载荷之后的模型如下图所示:
四.求解和结果显示及分析
1.选择分析类型,进行求解
2.查看结构变形图
3.云图显示位移
(1)X方向位移
从图中可以看到,X方向位移最大的点集中在节点11,和节点12附近,其它地方较小,因此有必要加强11节点和12节点处的强度。
而且对于混凝土桥面,整个桥面上X方向位移近似相等,变形不是很大。
(2)Y方向位移
从图中可以很清楚地看到,Y方向的位移从两端向跨中,位移绝对值越来越大,尤其是跨中处Y方向变形非常大,故跨中处强度需要特别注意,应当予以加强。
同时,在x值相同的点处,Y方向变形基本相同。
(3)z方向位移
从图上的数值来看,Z方向的位移与X,Y方向的位移相比非常小,这是由于本例是做桥梁的静力分析,而且桥梁长度很短,且载荷加载在Y方向上,故不考虑桥梁受风等外界载荷的影响,故不必考虑模态分析和振动分析。
如果桥梁较长,且桥梁受风的影响较大,则必须同时做静力分析和模态分析等,然后综合考虑。
4.矢量显示节点位移
从矢量图中可以很清楚地看到,从两端向跨中,位移绝对值越来越大,尤其是跨中处变形非常大,故跨中处强度需要特别注意,应当予以加强。
同时,在x值相同的点处,变形基本相同。
5.显示结构内力图
(1)轴向力
从图中可以得出,轴力最大的杆并不再跨中处,而在16-21杆,15-22杆,6-11杆,5-12杆处,这四根杆需要特别注意,提高强度,以增强桥的整体的强度。
其次,跨中处的竖杆的轴力值也比较大,也要注意加强。
其他地方可以适当注意。
(2)剪力
(3)弯矩
从剪力图,弯矩图可以看出他们的值均很小,可以不做重点考虑。
这是由于本例子结构属于桁架杆系结构,因此杆件的剪力和弯矩很小。
6.列表节点结果
列表节点结果包括每个节点的X,Y,Z方向的位移和总位移,最后还列有每项最大值及出现最大值的节点。
可知最大变形出现在1,2节点,既跨中节点处。
需要特别加强。
五.总结
花了几天时间终于把ansys大作业做完了,心中充满了成就感。
这几天的艰辛顿时觉得值了。
刚开始,我打算做一点老师没有讲过的知识,比如模态分析,振动等,那样做起来会很有挑战性,也会很有意思。
所以,我就跑到图书馆去借ansys参考书边看边学边动手。
刚开始,我选的是一个高压电塔的模态分析,按书上的讲解一步一步地操作,本以为很快就可以搞定的,没有想到由于书上的版本太低,我的ansys13的软件对很多东西都不支持。
比如,对于2D的beam,ansys13中就没有对应的。
去网上XX了一下,说是输入命令流可以生成2D的Beam,试了一下,果然可以,可是等到要定义它的实参数时,软件提示不支持。
就这样,折腾了几下,发现版本问题还是一个很大的问题。
在短时间内,去找到两个版本之间的对接方法是有很大难度。
我于是只好放弃做模态和振动分析了。
虽然,最终失败了,但是我仍然学到了很多东西。
接下来打算做的就是现在交的作业了,钢桁架桥梁的有限元分析。
通过做这个大作业,我学会了如何用copy去复制相同的点,这可以简化建模过程。
同时充分利用结构的对称性,用reflect去映射,这也是极大提高效率的方法。
建模工作比较繁琐,需要耐心细致,且不能出现差错。
总之,通过做ansys大作业,使我对有限元知识有了更深入的认识,对上机操作也熟悉了很多,最重要的是学会了通过自己查资料去解决自己遇到的问题,这点让我受益匪浅,感受深刻。
今后我还要继续学习ansys,多去解决一些实际问题!
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