ansys课程设计报告-平面桁架静力学分析
辽宁工程技术大学课程设计
课程大型工程分析软件及应用
题目平面桁架的静力分析
院系力学与工程学院
专业班级
学生姓名
学生学号
2018年01月07 日
力学与工程学院课程设计任务书
课程 大型工程分析软件及应用课程设计 题目 平面桁架的静力分析
专业 姓名 主要内容：
1、 小型铁路桥由横截面积为3250mm 2的钢制杆件组装而成。一辆火车停在桥上，EX=2.1×105MPa ，μ=0.3，ρ=7.8×103kg/m 3。试计算位置R 处由于载荷作用而沿水平方向移动的距离以及支反力，同时，分析各个节点的位移和单元应力。
2、 试件的几何参数
设计报告目录
a=1m
a=1m
a=1m
b=1m R
F2=280KN
F1=210KN
第1章概述................................................................................................................... - 4 -
1.1 课程设计的意义、目的..................................................................................................... - 4 - 第2章 ANSYS详细设计步骤........................................................................................ - 4 -
2.1问题分析.............................................................................................................................. - 4 -
2.2基于ANSYS分析的步骤................................................................................................... - 4 -
2.2.1启动ANSYS，进入ANSYS界面........................................................................... - 5 -
2.2.2定义工作文件名和分析标题.................................................................................... - 5 -
2.2.3设定分析类型............................................................................................................ - 5 -
2.2.4选择单元类型............................................................................................................ - 5 -
2.2.5定义实常数................................................................................................................ - 6 -
2.2.6定义力学参数............................................................................................................ - 6 -
2.2.7存盘............................................................................................................................ - 7 -
2.2.8创建关键点先、线.................................................................................................... - 7 -
2.2.9设置、划分网格........................................................................................................ - 9 -
2.2.10施加荷载并求解.................................................................................................... - 11 - 第3章设计结果及分析............................................................................................. - 14 -
3.1显示桁架变形图................................................................................................................. - 14 -
3.2列表显示节点解................................................................................................................. - 15 -
3.3上述分析对应的命令流如下：......................................................................................... - 16 - 结论............................................................................................................................... - 18 - 心得体会....................................................................................................................... - 18 - 参考文献....................................................................................................................... - 19 -
设计报告
第1章概述
1.1 课程设计的意义、目的
1）ANSYS模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型），即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷的重要参数，也可作为其他动力学分析的起点，是进行谱分析或模态叠加法普响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。模态分析在动力学分析过程中必不可少的一个步骤，在谱响应分析、瞬态动力学分析的分析过程中均要求先进行模态分析才能进行其他步骤。
2）根据课堂讲授内容，学生做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容；通过调试典型例题或习题积累调试ANSYS程序的经验；通过完成课程设计中中的编程题，逐渐培养学生的编程能力、用ANSYS解决实际问题的能力。
第2章 ANSYS详细设计步骤
2.1问题分析
1、小型铁路桥由横截面积为3250mm2的钢制杆件组装而成。一辆火车停在桥上，
其载荷施加在桥梁两侧的桁架上，单侧的桁架如图2所示，等效载荷为F1，F2，
EX=2.1×105MPa，μ=0.3，ρ=7.8×103kg/m3。试计算位置R处由于载荷作用而
沿水平方向移动的距离以及支反力，同时，分析各个节点的位移和单元应力。
2.2基于ANSYS分析的步骤
2.2.1启动ANSYS，进入ANSYS界面
2.2.2定义工作文件名和分析标题
（1）GUI：Utility Menu>File>Change Jobname
执行该命令后在弹出的【Change Jobname】对话框输入Truss作为工作文件名，单击OK。
（2）GUI：Utility Menu>File>Change Title
在弹出的【Enter new title】设置框中输入“Truss Model”作为分析标题，单OK按钮，关闭对话框。
（3）GUI：Utility Menu>Plot>Replot
单击该按钮，所命名的分析标题会出现在图形窗口左下角。
2.2.3设定分析类型
（1）GUI：Main Menu>Preferences
在弹出的对话框中选择分析类型，选择Structural，单击OK。如图2-1所示。
2-1
2.2.4选择单元类型
（1）GUI：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete
弹出【Element Types】对话框。
（2）单击Add…弹出【Library of Element Type】对话框。
（3）在【Library of Element Type】选择栏中选择【Structural Link】选项，然后在其右侧选择栏中选择【3D fibit stn 180】选项，单击OK按钮，确认选择，关闭对话框。
（4）单击Close按钮，关闭【Element Types】对话框。
2.2.5定义实常数
（1）GUI：Main Menu>preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete
弹出【Real Constant】对话框。
（2）单击Add…按钮，弹出【Real Constant Set Number 1，for LINK180】对话框，如图2-2所示。
2-2
（3）在【AREA】设置框中输入“1”，单击OK，确认输入，关闭对话框。
2.2.6定义力学参数
（1）GUI：Main Menu>preprocessor>Material props>Material library>Material Models
（2）弹出【Define Material Available】窗口。
（3）在【Material Models Available】选择栏中Structural>Linear>Elastic>Isotropic 命令，弹出【Linear Isotropic Properties for Material Number 1】对话框，如图2-3所示。
2-3
（4）在【EX】设置框中输入“2.1e11”，在【PRXY】一栏输入“0.3”。
（5）单击OK，确认输入，关闭对话框。
（6）在【Define Material Model Behavior】窗口中选择Exit命令，推出定义材料属性的窗口。
2.2.7存盘
（1）GUI：Ansys Toolbar>SA VE_DB
2.2.8创建关键点先、线
（1）GUI：Mian Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS 执行该命令后，弹出【Create Keypoints in Active Coordinate System】对话框。（2）在【Keypoint number】设置框中输入“1”，在【Location in active CS】设置框中输入关键点坐标“0，0，0”，单击Apply按钮，生成关键点1。
2-4
（3）同理生成关键点2，3，4。
（4）在【Keypoint number】输入框中输入5，在【Location in active CS】设置框中分别输入关键点坐标“1.5，3.118，0”生成关键点5，同理生成关键点6，7。
2-5
（5）GUI：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>In Active Coord 弹出【Lines in Active Coord】面板。
（6）在图形窗口拾取关键点（1）（2），单击Apply按钮生成L1。
（7）同理由关键点（2）（3），生成L2，由（3）（4）生成L3，由（4）（5）生成L4，由（5）（6）生成L5，由（6）（7）生成L6，由（7）（1）生成L7，由（7）（2）生成L8，由（2）（6）生成L9，由（6）（3）生成L10，由（3）（5）生成L11，如图2-6。
2-6
2.2.9设置、划分网格
（1）GUI：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Contrls>Manualsize>Lines>All Lines，弹出【Elements Sizes on All Selected Lines】对话框。
（2）在【NDIV】、【SPACE】设置框中分别输入“1”单击OK按钮，确认输入，
关闭对话框，如图2-7，2-8。
2-7
2-8
（2）GUI：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Lines 弹出【Mesh Lines】面板。
（4）单击pick all 按钮，划分网格，生成有限元模型，如图2-9。
2-9
2.2.10施加荷载并求解
（1）GUI：MainMenu>Solution>Define Loads>Aplly>Structural>Displacement>On Keypoints
弹出【Apply U，ROT on KPs】面板。
（2）在图像窗口拾取关键点（1）（4），单击apply按钮，弹出【Aplly U，ROT on KPs】对话框。
（3）在【DOFs to be constrained】选择栏选择【UX】、【UY】,单击apply按钮，
对关键点（1）（4）施加位移约束，如图2-10，2-11。
2-10
2-11
（3）GUI：Mean Menu >Solution>Define Loads>Apply>structural>Force/Moment>On Keypoints
弹出【Apply F/M on KPs】面板。
（5）在图形窗口拾取关键点（2）（3），单击apply按钮，弹出【Apply F/M on KPs】对话框。
（6）在【Lab】下拉列表中选择【FY】选项，在【V ALUE】设置框中输入“-210000”，和“-280000”单击apply按钮。关闭窗口，如图2-12，2-13所示。
2-12
（8）在命令流窗口输入“solve”并回车确认，如图2-14所示，求解有限元模型。
2-14
第3章设计结果及分析
3.1显示桁架变形图
GUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape
在弹出的窗口中选择Def+underformed，单击OK。加载变形后的效果图和未加载前
的效果图显示在绘图区域，如图2-15。
2-15
3.2列表显示节点解
GUI：Main Menu>General Postproc>List Result>Nodal Solution
执行该命令后弹出一个对话框，可显示所有位移解，单击DOF Solution，选择Displacement vector sum，单击OK，系统将列出各节点的各方向及总位移，并显示
最大位移量的节点编号，如图2-16。
2-16 3.3上述分析对应的命令流如下：
/COM, Structural
/PREP7
ET,1,LINK180
R,1,1, ,
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.1e11
MPDATA,PRXY,1,,0.3
K,1,0,0,0,
K,2,1,0,0,
K,3,2,0,0,
K,4,3,0,0,
K,5,0.5,1,0,
K,6,1.5,1,0,
K,7,2.5,1,0,
K,7,2.5,1,0,
L, 1, 2
L, 2, 3
L, 3, 4
L, 4, 7
L, 7, 6
L, 6, 5
L, 5, 1
L, 5, 2
L, 2, 6
L, 6, 3
L, 3, 7
LESIZE,ALL, , ,1,1,1, , ,1, FLST,2,11,4,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-11
LMESH,P51X
FINISH
/SOL
FLST,2,2,3,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,4
/GO
DK,P51X, , , ,0,UX,UY, , , , , FLST,2,2,3,ORDE,2
FITEM,2,2
FITEM,2,-3
FLST,2,1,3,ORDE,1
FITEM,2,2
/GO
FK,P51X,FY,-210000
FLST,2,1,3,ORDE,1
FITEM,2,3
/GO
FK,P51X,FY,-280000
solve
FINISH
/POST1
PLDISP,1
PLDISP,1
PRNSOL,U,COMP
结论:
ANSYS将有限元分析、计算机图形学和优化技术相组合，是我们解决实际工程问题不可缺少的工具、他的功能、性能、易用、可靠性以及对运行环境的适应性，满足了我们当前需要，ANSYS软件可以与CAD软件很好的结合，它的优点由：
1）有限元不需要适用于整个物体的插值阐述，而是对每个单元各自插值，故此可以很容易地模拟具有不规则复杂形状的结构。
2）整个系统离散为有限个单元，并将整个系统的方程转换成一组线性联立方程。从而可以用不同方法对其求解。
3）可以毫无困难的处理一般的载荷。
4）边界条件不进入单个有限单元的方程，而是在得到整体方程后再加入边界条件，这样，内部和边界单元都能采用相同的场变量模型。而且当边界条件改变时，内部常变量模型不需要改变。
5）因为单元方程是单个建立的，所以可以模拟有几种不同材料构成的物体，处理非线性问题，求解非均匀介质。
6）可处理动态问题。
7）单元的尺寸大小可以变化，而且改变有限元模型也比较容易。
8）处理大变形和非线性材料带来的非线性问题。
心得体会:
通过这次ANSYS课题设计，我们组收获颇丰，在刚开始的学习，我见识到了这款软件的厉害之处，我们的生活有各种结构，但是我们如果用所学的力学知识去求解，会产生很多问题，如：超静定梁，需要用位移法或力法求解，求解过程非常复杂而且费时间，当我学习了有限元和ANSYS分析后，了解到有限元方法不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析方法。我们组通过选取结构的关键点，建立模型后，施加载荷，运行程序可以清楚地分析到结构在力的作用下，发生的形变。ANSYS极大地提高了工作效率，是我们这些力学人必备的学习技能。
参考文献
[1]《ANSYS结构分析及实例解析》张朝晖、机械工业出版
[2] ANSYS 11.0有限元分析入门与提高/胡国良, 任继文编著北京:国防工业出版社,2009
[3] ANSYS有限元原理与工程应用实例大全/盛和太, 喻海良, 范训益编著北京:清华大学出版社,2006
[4] ANSYS高级工程应用实例分析与二次开发/阚前华 ... [等] 编著北京:电子工业出版社,2006
[5] ANSYS在土木工程中的应用/李权编著北京:人民邮电出版社,2005
[6] ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用/尚晓江 ... [等] 编著北京:中国水利水电出版社,2006 [7] ANSYS有限元分析实用教程/李黎明编著北京:清华大学出版社,2005
[8] ANSYS工程计算应用教程/李皓月, 周田朋, 刘相新编著北京:中国铁道出版社,2003
[9] ANSYS 7.0高级分析/陈晓霞主编北京:机械工业出版社,2004
[10] ANSYS工程应用/李兵, 陈雪峰, 卓颉编著北京:清华大学出版社,2010
[11]ANSYS工程应用实例解析,龚曙光编,
[12]ANSYS7.0实例分析与应用郝文化编另
[13]使用ANSYS6.0进行有限元分析谭建国主编
[14]精通ANSYS 7.0,清华大学出版社,宋勇编的,
[15]有限单元法基本原理和数值方法，王瑁成编
ANSYS结构力分析实例
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"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，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=5.5m。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"Old North Park Bridge" (1904 - 1988) 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 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: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (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: 2.1e11, PRXY: 0.3(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), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→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))
静定桁架的内力计算
第二节平面静定桁架的内力计算 桁架是工程中常见的一种杆系结构，它是由若干直杆在其两端用铰链连接而成的几何形状不变的结构。桁架中各杆件的连接处称为节点。由于桁架结构受力合理，使用材料比较经济，因而在工程实际中被广泛采用。房屋的屋架（见图3－10）、桥梁的拱架、高压输电塔、电视塔、修建高层建筑用的塔吊等便是例子。 图3－10房屋屋架 杆件轴线都在同一平面内的桁架称为平面桁架（如一些屋架、桥梁桁架等），否则称为空间桁架（如输电铁塔、电视发射塔等）。本节只讨论平面桁架的基本概念和初步计算，有关桁架的详细理论可参考“结构力学”课本。在平面桁架计算中，通常引用如下假定： １）组成桁架的各杆均为直杆； ２）所有外力（载荷和支座反力）都作用在桁架所处的平面内，且都作用于节点处； ３）组成桁架的各杆件彼此都用光滑铰链连接，杆件自重不计，桁架的每根杆件都是二力杆。 满足上述假定的桁架称为理想桁架，实际的桁架与上述假定是有差别的，如钢桁架结构的节点为铆接（见图3－11）或焊接，钢筋混凝土桁架结构的节点是有一定刚性的整体节点， 图3－11 钢桁架结构的节点 它们都有一定的弹性变形，杆件的中心线也不可能是绝对直的，但上述三点假定已反映了实际桁架的主要受力特征，其计算结果可满足工程实际的需要。 分析静定平面桁架内力的基本方法有节点法和截面法，下面分别予以介绍。 一、节点法 因为桁架中各杆都是二力杆，所以每个节点都受到平面汇交力系的作用，为计算各杆内力，可以逐个地取节点为研究对象，分别列出平衡方程，即可由已知力求出全部杆件的内力，这就是节点法。由于平面汇交力系只能列出两个独立平衡方程，所以应用节点法往往从只含两个未知力的节点开始计算。 例3－8 平面桁架的受力及尺寸如图3－12ａ所示，试求桁架各杆的内力。
基于ANSYS分析的平面桁架结构优化设计
文章编号:100926825(2007)2020054203 基于ANSYS 分析的平面桁架结构优化设计 收稿日期:2007201229 作者简介:李炳宏(19822),男,后勤工程学院军事建筑工程系硕士研究生,重庆 400041 李 新(19812),男,后勤工程学院军事建筑工程系硕士研究生,重庆 400041 李炳宏 李 新 摘 要:以六杆平面桁架结构为例,利用大型有限元分析软件ANSYS5.7对其按照重量最轻的原则进行了优化分析,实 现了利用ANSYS5.7进行结构优化设计的全过程,得到了重量最轻的优化分析结果,在满足工程要求的前提下,节约了大量的工程材料。 关键词:ANSYS ,有限元分析,平面桁架结构,优化设计中图分类号:TU323.4文献标识码:A 1 概述 在工程实践中,结构优化设计的方法一直是科学工作者和工 程技术人员最为关注的问题之一。从已有工程经验看,与传统设计相比,优化设计可以使土建工程降低造价5%～30%。20世纪60年代以来,随着计算机计算能力的不断提高,人们把有限元分析的方法和各种数学规划方法相结合,并逐步发展成为一种系统和成熟的方法,使得结构优化的技术得到了更快的发展。 文中以六杆平面桁架为例,利用ANSYS 的优化分析功能对其按照重量最轻的原则进行了优化设计,方便快捷地得到了较好的优化结果(重量最轻),实现了利用ANSYS 的优化分析功能进行平面桁架结构优化设计的全过程。 2 有关ANSYS 优化分析的基本概念 ANSYS 优化分析中包括的基本概念有设计变量、状态变量、 目标函数、分析文件等。 1)设计变量是作为自变量,通过改变设计变量的数值来实现结果的优化,设计变量的上下限决定了设计变量的变化范围。坏可能引起结构的连续倒塌和整体破坏。研究火灾高温下,不同结构的性能变化规律;研究火灾高温下,结构连续倒塌和整体破坏的机理,是结构抗火研究的主要内容。 3.3 混凝土结构抗火设计方法的研究 设想混凝土结构的抗火设计可从两个途径进行研究:1)把火灾的高温作用等效为一种荷载,与结构上的其他荷载(恒载、活载、风载、地震作用等)一起参与荷载效应组合,按概率极限状态设计方法进行设计,即建立考虑火灾高温作用的统一的结构设计方法。2)对已按常规方法完成设计的混凝土结构,进行抗火能力的验算,以满足相应的抗火要求。 除进行抗火计算外,加强结构的抗火构造措施也是提高结构抗火能力的一个重要手段。需要研究和发掘实用、有效的抗火构造措施,以使结构的抗火能力得到保证。 3.4 火灾后混凝土结构的损伤评估和修复加固方法的 研究 在具体操作上,可采用观察与计算相结合的方法。通过观察燃烧残留物的性状和分布,结构表观的物理特征,用回弹法、磁力探伤法、超声法、钻取芯样法、恒压恒速冲击钻法对重要部位进行现场或试验室检测,然后通过计算来确定结构的损伤度。 只有在确定了混凝土结构的火灾损伤度的前提下,才有可能制订出科学、合理的策略和方案,对受损混凝土结构进行修复和 加固。目前,对现有建筑结构加固方法的研究非常活跃,充分研究混凝土结构的火灾损伤特点,借助已有的加固方法和手段,应是火灾后混凝土结构修复加固研究的努力方向。 火灾作为一种多发的灾害,对人们的生命及财产造成惨重的损失。建筑火灾对混凝土结构造成一定的损伤甚至整体的破坏。研究混凝土结构的抗火性能,建立混凝土结构的抗火设计方法,建立抗火混凝土结构的损伤评估及修复加固方法,理应成为混凝土结构研究的一项重要任务。建立我国的混凝土结构抗火设计规范和损伤评估及修复加固规程,应是混凝土结构抗火研究的中期目标。参考文献: [1]董毓利.混凝土结构的火安全设计[M ].北京:科学出版社,2001.[2]李 卫,过镇海.高温混凝土的强度和变形性能试验研究[J ].建筑结构学报,1993(2):74275. [3]刘永军.钢筋混凝土结构火灾反应数值模拟及软件开发[D ].大连:大连理工大学博士学位论文,2002.5. [4]过镇海,时旭东.钢筋混凝土的高温性能及其计算(第一版) [M ].北京:清华大学出版社,2002. [5]时旭东,过镇海.高温下钢筋混凝土受力性能的试验研究[J ].土木工程学报,2000(4):76277. Investigation on state 2of 2the 2art of f ire 2resistance design for concrete structures WU Wen 2fa WANG H ong 2yong Abstract :This paper summarizes the state 2of 2the 2art of the research reset on fire 2resistance performance of reinforced concrete structures ,pro 2poses the development of researches on fire 2resistance design of reinforced concrete structures ,brings forward the design method of fire 2resis 2tance of concrete structures based on calculation and makes suggestions to the content of the regulation about fire 2resistance design of concrete structres. K ey w ords :concrete structure ,fire 2resistance performance ,fire 2resistance design ? 45?第33卷第20期2007年7月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.33No.20J ul. 2007
ansys桁架和梁的有限元分析
桁架和梁的有限元分析 第一节基本知识 一、桁架和粱的有限元分析概要 1．桁架杆系的有限元分析概要 桁架杆系系统的有限元分析问题是工程中晕常见的结构形式之一，常用在建筑的屋顶、机械的机架及各类空间网架结构等多种场合。 桁架结构的特点是，所有杆件仅承受轴向力，所有载荷集中作用于节点上。由于桁架结构具有自然离散的特点，因此可以将其每一根杆件视为一个单元，各杆件之间的交点视为一个节点。 2．梁的有限元分析概要 梁的有限元分析问题也是是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑、机械、汽车、工程机械、冶金等多种场合。 梁结构的特点是，梁的横截面均一致，可承受轴向、切向、弯矩等载荷。根据梁的特点，等截面的梁在进行有限元分析时，需要定义梁的截面形状和尺寸，用创建的直线代替梁，在划分网格结束后，可以显示其实际形状。 二、桁架和梁的常用单元 桁架和梁常用的单元类型和用途见表7-1。 通过对桁架和粱进行有限元分析，可得到其在各个方向的位移、应力并可得到应力、位移动画等结果。 第128页
第二节桁架的有限元分析实例案例1--2D桁架的有限元分析 问题 人字形屋架的几何尺寸如图7—1所示。杆件截面尺寸为0．01m^2，试进行静力分析，对人字形屋架进行静力分析，给出变形图和各点的位移及轴向力、轴力图。 条件 人字形屋架两端固定，弹性模量为2．0x10^11N/m^2，泊松比为0．3。 解题过程 制定分析方案。材料为弹性材料，结构静力分析，属21)桁架的静力分析问题，选用Link1单元。建立坐标系及各节点定义如图7-1所示，边界条件为1点和5点固定，6、7、8点各受1000N的力作用。 1．ANSYS分析开始准备工作 (1)清空数据库并开始一个新的分析选取Utility Menu>File>Clear&Start New，弹出Clears database and Start New对话框，单击OK按钮，弹出Verify对话框，单击OK按钮完成清空数据库。 (2)指定新的工作文件名指定工作文件名。选取Utility Menu>File>Change Jobname，弹出Change Jobname对话框，在Enter New Jobname项输入工作文件名，本例中输入的工作文件名为“2D-spar”，单击OK按钮完成工作文件名的定义。 (3)指定新的标题指定分析标题。选取Ufility Menu>File>Change Title，弹出ChangeTitle对话框，在Enter New Tifie项输入标题名，本例中输入“2D-spar problem'’为标题名，然后单击OK按钮完成分析标题的定义。 (4)重新刷新图形窗9 选取Utility Menu>Plot>Replot，定义的信息显示在图形窗口中。 (5)定义结构分析运行主菜单Main Menu>Preferences，出现偏好设置对话框，赋值分析模块为Structure结构分析，单击OK按钮完成分析类型的定义。 2．定义单元类型 运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add／Edit／Delete命令，弹出Element Types对话框，单击Add按钮新建单元类型，弹出Library of Element Types对话框，先选择
ANSYS 有限元分析 四杆桁架结构
《有限元基础教程》作业三 ：四杆桁架结构的有限元分析 班级：机自101202班 姓名：韩晓峰 学号：201012030210 一．问题描述： 如图3-8所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为4229.510N/mm E =?, 2100mm A =，基于ANSYS 平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。 图3-8 四杆桁架结构 二．求解过程： 1． 基于图形界面的交互式操作(step by step) (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):planetruss →Run → OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK (3) 选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →Link ：2D spar1→OK (返回到Element Types 窗口) →Close (4) 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic → Isotropic: EX:2.95e11 (弹性模量)，PRXY:0(泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口 (5) 定义实常数以确定单元的截面积 ANSYSMain Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1→ OK →Real Constant Set No: 1(第1号实常数), AREA: 1e-4 (单元的截面积)→OK →Close (6) 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat →Nodes →In Active CS →Node number 1 →X:0,Y:0,Z:0→Apply →Node number 2 →X:0.4,Y:0,Z:0→Apply →Node number 3 →X:0.4,Y:0.3,Z:0→Apply →Node number 4 →X:0,Y:0.3,Z:0→OK ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Elements →Elem Attributes （接受默认值）→User numbered →Thru nodes →OK →选择节点 1，2→Apply →选择节点 2，
简单桁架桥梁ANSYS分析
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"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，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=5.5m。 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"Old North Park Bridge" (1904 - 1988) 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) 643.8310m-′322.1910m-′ 桥身弦梁(Beam2) 61.8710-′31.18510-′ 底梁(Beam3) 68.4710-′33.03110-′ 解答以下为基于ANSYS图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。安全提示：如果聊天中有涉及财产的操作，请一定先核实好友身份。发送验证问题或
点击举报 天意11:36:47 (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 hhQ?RRN??QQ https://www.sodocs.net/doc/88945864.html,oomm QM?9NN?} 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: 2.1 9E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和 侧 梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.18 5E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK (back to Real Constants window) →Close (the Real Constants win dow) (5)定义材料参数
基于ANSYS的桁架桥简单的力学分析
基于ANSYS的桁架桥简单的力学分析 姓名戴航 学号20120680203 专业工程力学 班级2班 二〇一五年六月
一、桁架桥的工程背景及用途 桁架桥简介： 桁架桥是桥梁的一种形式，一般多见于铁路和高速公路，指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。桁架桥为空腹结构，因而对双层桥面有很好的适应性。桁架是由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，节约材料，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。 本文通过分析在卡车过桥时，对桁架桥进行ansys静力分析和模态分析，给出危险截面，从而为优化设计提供理论依据。
桁架桥实物如下： 桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)：
二、研究对象简介 在本文的分析中，分析模型为： 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=5.5m。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。 材料性能为：弹性模量E=2.10e10Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3。 表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数
三、单元类型： 共选用三种单元： 1、顶梁及侧梁（beam1），定义1号是实常数用于beam1，截面参数见上 表； 2、桥身弦梁（beam2），定义2号实常数用于beam2，截面数据见上表； 3、底梁（beam3）,定义3号实常数用于beam3，截面数据见上表。
ansys桁架屈曲分析实例
一、桁架结构屈曲分析实例 命令流 ！步骤一前处理 /TITLE,buckling of a frame /PREP7 ET,1,BEAM4 R,1,2.83e-5,2.89e-10,2.89e-10,0.01,0.01, , RMORE, , , , , , , MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,1.5e11 MPDATA,PRXY,1,,0.35 RPR4,3,0,0,86.6025e-3, VOFFST,1,1, , /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST VDELE, 1 FLST,2,5,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-5 ADELE,P51X LPLOT FLST,5,3,4,ORDE,2 FITEM,5,7 FITEM,5,-9 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,20, , , , ,0 FLST,5,6,4,ORDE,2 FITEM,5,1 FITEM,5,-6 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,3, , , , ,0 FLST,3,6,4,ORDE,2 FITEM,3,4 FITEM,3,-9
LGEN,15,P51X, , , , ,1, ,0 /PLOPTS,INFO,3 /PLOPTS,LEG1,1 /PLOPTS,LEG2,1 /PLOPTS,LEG3,1 /PLOPTS,FRAME,1 /PLOPTS,TITLE,1 /PLOPTS,MINM,1 /PLOPTS,FILE,0 /PLOPTS,LOGO,1 /PLOPTS,WINS,1 /PLOPTS,WP,0 /PLOPTS,DATE,2 /TRIAD,LTOP /REPLOT NUMMRG,KP, , , ,LOW NUMCMP,KP NUMCMP,LINE FLST,2,93,4,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-93 LMESH,P51X FINISH ！步骤二获得静力解/SOL ANTYPE,0 NLGEOM,0 NROPT,AUTO, , LUMPM,0 EQSLV, , ,0, PRECISION,0 MSAVE,0 PIVCHECK,1 PSTRES,ON TOFFST,0, /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,0 /PNUM,AREA,0 /PNUM,VOLU,0 /PNUM,NODE,1 /PNUM,TABN,0 /PNUM,SVAL,0 /NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0
平面桁架ansys分析
作业一 平面桁架ansys 分析 用ansys 分析图1。设250.1,100.2cm A MPa E =?=。 图1 1 设置计算类型 Preferences →select Structural →OK 2 选择单元类型 Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →Link 3D finit stn 180 →OK 3 定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add… →select Type 1→OK →input AREA:1 →OK →Close (the Real Constants Window) 4 定义材料属性 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.0e5, PRXY:0.3 →Material →Exit 5 生成几何模型生成关键点，如图2. 图 2
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS → 1(3,0),2(0,0),3(0,30) →OK 生成桁架 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →Straight Line →依次连接点2→1→3→1→OK如图3. 图3 6 网格划分，如图4. ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →Pick All :OK→input NDIV: 1 →OK →(back to the mesh tool window)Mesh: lines →Mesh→Pick All (in Picking Menu) →Close( the Mesh Tool window) 图 4
【ANSYS算例】3.2.5(4)_四杆桁架结构的有限元分析(GUI)及命令流
四杆桁架结构的有限元分析 下面针对【典型例题】3.2.5(1)的问题，在ANSYS 平台上，完成相应的力学分析。即如图3-8所示的结构，各杆的弹性模量和横截面积都为42 29.510N/mm E = , E=29.5X10 2100mm A =，基于ANSYS 平台，求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。 图3-8 四杆桁架结构 解答 对该问题进行有限元分析的过程如下。 以下为基于ANSYS 图形界面( graphic user interface ，GUI)的菜单操作流程；注意：符号“→”表示针对菜单中选项的鼠标点击操作。关于ANSYS 的操作方式见附录B 。 1． 基于图形界面的交互式操作(step by step) (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): planetruss →Run → OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu : Prefere nces… → Structural → OK (3) 选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →Link ：2D spar 1 →OK (返回到Element Types 窗口) →Close (4) 定义材料参数 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic → Isotropic: EX:2.95e11 (弹性模量)，PRXY: 0 (泊松比) → OK → 鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口 (5) 定义实常数以确定单元的截面积 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1→ OK →Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), AREA: 1e-4 (单元的截面积) →OK →Close (6) 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat →Nodes → In Active CS →Node number 1 →
桁架受力分析
3.4 静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法 3.4.1 桁架的特点和组成 静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定： （1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。 （3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 桁架的分类 （1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-14a） （2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b） （3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。（图3-14c）
3.4.2 桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法 结点法――适用于计算简单桁架。 截面法――适用于计算联合桁架、简单桁架中少数杆件的计算。 联合法――在解决一些复杂的桁架时，单独应用结点法或截面法往往不能够求解结构的内力，这时需要将这两种方法进行联合应用，从而进行解题。 解题的关键是从几何构造分析着手，利用结点单杆、截面单杆的特点，使问题可解。 在具体计算时，规定内力符号以杆件受拉为正，受压为负。结点隔离体上拉力的指向是离开结点，压力指向是指向结点。对于方向已知的内力应该按照实际方向画出，对于方向未知的内力，通常假设为拉力，如果计算结果为负值，则说明此内力为压力。 常见的以上几种情况可使计算简化： 1、不共线的两杆结点，当结点上无荷载作用时，两杆内力为零（图3-15a）。 F1=F2=0 2、由三杆构成的结点，当有两杆共线且结点上无荷载作用时（图3-15b），则不共线的第三杆内力必为零，共线的两杆内力相等，符号相同。 F1=F2 F3=0 3、由四根杆件构成的“K”型结点，其中两杆共线，另两杆在此直线的同侧且夹角相同（图3-15c），当结点上无荷载作用时，则不共线的两杆内力相等，符号相反。
ansys有限元分析工程实例大作业
辽宁工程技术大学 有限元软件工程实例分析 题目基于ANSYS钢桁架桥的静力分析专业班级建工研16-1班（结构工程）学号 471620445 姓名 日期 2017年4月15日
基于ANSYS钢桁架桥的静力分析 摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建模;对桁架桥进行了静力分析，作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面。 关键词：ANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。 引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其应用计算机和求解软件快速进行力学分析了解其受力特性具有重要的意义。 1、工程简介 某一下承式简支钢桁架桥由型钢组成，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1，材料属性见表2。桥长32米，桥高5.5米，桥身由8段桁架组成，每个节段4米。该桥梁可以通行卡车，若只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=5000N，P2=10000N,见图2,钢桥的形式见图1，其结构简图见图3。
图1钢桥的形式 图2桥梁的简化平面模型（取桥梁的一半） 图3刚桁架桥简图 所用的桁架杆件有三种规格，见表1
ansys课程设计报告-平面桁架静力学分析
辽宁工程技术大学课程设计 课程大型工程分析软件及应用 题目平面桁架的静力分析 院系力学与工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 2018年01月07 日
力学与工程学院课程设计任务书 课程 大型工程分析软件及应用课程设计 题目 平面桁架的静力分析 专业 姓名 主要内容： 1、 小型铁路桥由横截面积为3250mm 2的钢制杆件组装而成。一辆火车停在桥上，EX=2.1×105MPa ，μ=0.3，ρ=7.8×103kg/m 3。试计算位置R 处由于载荷作用而沿水平方向移动的距离以及支反力，同时，分析各个节点的位移和单元应力。 2、 试件的几何参数 设计报告目录 a=1m a=1m a=1m b=1m R F2=280KN F1=210KN
第1章概述................................................................................................................... - 4 - 1.1 课程设计的意义、目的..................................................................................................... - 4 - 第2章 ANSYS详细设计步骤........................................................................................ - 4 - 2.1问题分析.............................................................................................................................. - 4 - 2.2基于ANSYS分析的步骤................................................................................................... - 4 - 2.2.1启动ANSYS，进入ANSYS界面........................................................................... - 5 - 2.2.2定义工作文件名和分析标题.................................................................................... - 5 - 2.2.3设定分析类型............................................................................................................ - 5 - 2.2.4选择单元类型............................................................................................................ - 5 - 2.2.5定义实常数................................................................................................................ - 6 - 2.2.6定义力学参数............................................................................................................ - 6 - 2.2.7存盘............................................................................................................................ - 7 - 2.2.8创建关键点先、线.................................................................................................... - 7 - 2.2.9设置、划分网格........................................................................................................ - 9 - 2.2.10施加荷载并求解.................................................................................................... - 11 - 第3章设计结果及分析............................................................................................. - 14 - 3.1显示桁架变形图................................................................................................................. - 14 - 3.2列表显示节点解................................................................................................................. - 15 - 3.3上述分析对应的命令流如下：......................................................................................... - 16 - 结论............................................................................................................................... - 18 - 心得体会....................................................................................................................... - 18 - 参考文献....................................................................................................................... - 19 - 设计报告