ansys有限元分析工程实例大作业.pdf

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1、ansysansys 有限元分析工程实例大作有限元分析工程实例大作业业辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学有限元软件工程实例分析有限元软件工程实例分析题题目目基于基于 ANSYSANSYS 钢桁架桥的静力分析钢桁架桥的静力分析专专 业业 班班 级级建工研建工研 16-116-1 班（结构工程）班（结构工程）学学号号 姓姓名名日日期期 2017 2017 年年 4 4 月月 1515 日日基于基于 ANSYSANSYS 钢桁架桥的静力分析钢桁架桥的静力分析摘要：摘要：本文采用本文采用 ANSYSANSYS 分析程序，分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建对下承式钢桁架桥进行了有限元建模模;对桁架桥

2、进行了静力分析，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、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）图），找出了结构的危险截面。，找出了结构的危险截面。关键词：关键词：ANSYSANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。；钢桁架桥；静力分析；结构分析。引言：引言：随着现代交通运输的快速发展，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，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，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了

3、铁路桥梁的建设，一些新一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，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，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，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同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，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。其受力特性具有重要的意义。1 1、工程简介、工程简介某一下承式简支

4、钢桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，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，底梁分别采用底梁分别采用 3 3 种不同型号的型钢，结构参数见表种不同型号的型钢，结构参数见表1 1，材料属性见表，材料属性见表2 2。桥长。桥长 3232 米，桥高米，桥高 5.55.5 米，桥身由米，桥身由 8 8 段桁架组成，每个节段段桁架组成，每个节段 4 4 米。米。该桥梁可以通行卡车，该桥梁可以通行卡车，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的假设卡车的质量为质量为 4000kg4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化，若取一半的模型，可

5、以将卡车对桥梁的作用力简化为为 P1P1，P2P2，和，和 P3P3，其中，其中 P1=P3=5000NP1=P3=5000N，P2=10000N,P2=10000N,见图见图 2,2,钢桥的形钢桥的形式见图式见图 1 1，其结构简图见图，其结构简图见图 3 3。图图 1 1 钢桥的形式钢桥的形式图图 2 2 桥梁的简化平面模型（取桥梁的一半）桥梁的简化平面模型（取桥梁的一半）图图 3 3 刚桁架桥简图刚桁架桥简图所用的桁架杆件有三种规格，见表所用的桁架杆件有三种规格，见表 1 1表表 1 1 钢桁架杆件规格钢桁架杆件规格杆件杆件顶顶 梁梁 及及 侧侧梁梁截面号截面号1 1形状形状工字形工字形

6、工字形工字形工字形工字形规格规格400X400X1400X400X12X122X12400X300X1400X300X12X122X12400X400X1400X400X16X166X16桥身弦杆桥身弦杆2 2底梁底梁3 3所用的材料属性，见表所用的材料属性，见表 2 2表表 2 2 材料属性材料属性参数参数钢材钢材弹性模量弹性模量 EXEX泊松比泊松比 PRXYPRXY密度密度 DENSDENS0.30.3780078002 2 模型构建模型构建将下承式钢桁梁桥的各部分杆件，包括顶梁及侧梁，桥身弦杆，将下承式钢桁梁桥的各部分杆件，包括顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁均采用底梁均采用 BEAM188

7、BEAM188 单元，单元，此空间梁单元可以考虑所模拟杆件的轴向此空间梁单元可以考虑所模拟杆件的轴向变形变形;定义了一套材料属性，各类杆件为钢材，其对应的参数如表定义了一套材料属性，各类杆件为钢材，其对应的参数如表2 2所示；所示；根据表根据表 1 1 中的杆件规格定义了三种梁单元截面，中的杆件规格定义了三种梁单元截面，根据表根据表 1 1 分别分别定义在相应的梁上；定义在相应的梁上；建模时直接建立节点和单元，建模时直接建立节点和单元，在后续按照先建节在后续按照先建节点再建杆的次序一次建模。构建的桁架桥有限元分析模型如图点再建杆的次序一次建模。构建的桁架桥有限元分析模型如图 4 4 所所示。示

8、。为各杆件选定单元类型和截面类型后设置每根杆件划分成为各杆件选定单元类型和截面类型后设置每根杆件划分成 4 4 个个单元将模型进行网格划分。单元将模型进行网格划分。构建的桁架桥有限元分析网格划分结果如构建的桁架桥有限元分析网格划分结果如图图 5 5 所示。所示。边界条件为在梁的支座处即节点边界条件为在梁的支座处即节点1 1处施加处施加xyzxyz三个方向的位移约三个方向的位移约束；在节点束；在节点 9 9 处施加处施加 y y 方向的约束；在梁中两点处即方向的约束；在梁中两点处即 4 4、6 6 节点处施节点处施加集中载荷加集中载荷 y y 方向向下方向向下 5000N5000N；在梁中间点处

9、即在梁中间点处即 5 5 节点处施加集中载节点处施加集中载荷荷 y y 方向向下方向向下 10000N10000N。构建的桁架桥有限元分析模型的边界条件及。构建的桁架桥有限元分析模型的边界条件及施加荷载情况如图施加荷载情况如图 6 6 所示。所示。图图 4 4 桁架桥有限分析模型桁架桥有限分析模型图图 5 5 桁架桥有限元分析网格划分结果桁架桥有限元分析网格划分结果图图 6 6 构建的桁架桥有限元分析模型的边界条件构建的桁架桥有限元分析模型的边界条件即施加荷载情况即施加荷载情况3 3 求解分析求解分析图图 7 7 模型求解的荷载数据条件模型求解的荷载数据条件图图 8 8 求解结果图示求解结果图

10、示图图 9 9 模型最终变形图模型最终变形图图图 1010 模型等效应力图模型等效应力图图图 1111 模型的总位移云图模型的总位移云图图图 1212 模型模型 Y Y 方向位移方向位移图图 1313 轴力图轴力图图图 1414 剪力图剪力图图图 1515 弯矩图弯矩图静力分析：从桁架桥总位移云图图静力分析：从桁架桥总位移云图图 1111 中可以看到在集中力作用中可以看到在集中力作用下桥面位移量中间处最大一次向两侧减小，可知桥的中央处变形最下桥面位移量中间处最大一次向两侧减小，可知桥的中央处变形最大，为危险的地方；从轴力图图大，为危险的地方；从轴力图图 1313 中可以看出中间竖直和两边支座中

11、可以看出中间竖直和两边支座处端斜杆所受轴力大，处端斜杆所受轴力大，其上下弦杆和中间斜腹杆的轴力比较小，其上下弦杆和中间斜腹杆的轴力比较小，所以所以在静载状态下，在静载状态下，可以看出中间竖直和两边支座处端斜杆容易产生疲劳可以看出中间竖直和两边支座处端斜杆容易产生疲劳破坏，破坏，在对该桁架桥进行强度校核时此处也是重点校核对象；在对该桁架桥进行强度校核时此处也是重点校核对象；从弯矩从弯矩图图图图 1515 中可以看到其上下横向连接梁具有一定的弯矩值，说明在外中可以看到其上下横向连接梁具有一定的弯矩值，说明在外力的作用下桁架出现扭转与其在静载时的状态有一定的联系；从图力的作用下桁架出现扭转与其在静载

12、时的状态有一定的联系；从图1414和图和图1515中可以发现桁架杆系结构中杆件的剪力和弯矩相对轴力来中可以发现桁架杆系结构中杆件的剪力和弯矩相对轴力来说都很小，可以说在静载条件下，桁架桥主要受轴力的影响。说都很小，可以说在静载条件下，桁架桥主要受轴力的影响。4 4 结语结语采用有限元分析方法，利用采用有限元分析方法，利用 ANSYSANSYS 有限元软件对钢桁架梁进有限元软件对钢桁架梁进行了静力分析得出了静载下总体位移情况，行了静力分析得出了静载下总体位移情况，受力特点，受力特点，根据静力分析根据静力分析得到的结果为桥梁的设计、维护、检测提供技术参数。得到的结果为桥梁的设计、维护、检测提供技术参数。