ansys有限元分析工程實例大作業(yè)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)有限元軟件工程實例分析 題 目 基于ANSYS鋼桁架橋的靜力分析 專 業(yè) 班 級 建工研16-1班（結(jié)構(gòu)工程） 學(xué) 號 471620445 姓 名 日 期 2017年4月15日 基于ANSYS鋼桁架橋的靜力分析摘要：本文采用ANSYS分析程序，對下承式鋼桁架橋進行了有限元建模;對桁架橋進行了靜力分析，作出了桁架橋在靜載下的結(jié)構(gòu)變形圖、位移云圖、以及各個節(jié)點處的結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖（軸力圖、彎矩圖、剪切力圖），找出了結(jié)構(gòu)的危險截面。關(guān)鍵詞：ANSYS；鋼桁架橋；靜力分析；結(jié)構(gòu)分析。引言：隨著現(xiàn)代交通運輸?shù)目焖侔l(fā)展，橋梁興建的規(guī)模在不斷的擴大，尤其是現(xiàn)代鐵路行業(yè)的快速發(fā)展更加促進了鐵路橋梁的

2、建設(shè)，一些新建的高速鐵路橋梁可以達到四線甚至是六線，由于橋面和橋身的材料不同導(dǎo)致其受力情況變得復(fù)雜，這就需要橋梁需要有足夠的承載力，足夠的豎向側(cè)向和扭轉(zhuǎn)剛度，同時還應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性以及較高的減震降噪性，因此對其應(yīng)用計算機和求解軟件快速進行力學(xué)分析了解其受力特性具有重要的意義。1、 工程簡介 某一下承式簡支鋼桁架橋由型鋼組成，頂梁及側(cè)梁，橋身弦桿，底梁分別采用3種不同型號的型鋼，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1，材料屬性見表2。橋長32米，橋高5.5米，橋身由8段桁架組成，每個節(jié)段4米。該橋梁可以通行卡車，若只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，可以將卡車對橋梁的作用力簡化為

3、P1，P2，和P3，其中P1=P3=5000N，P2=10000N,見圖2,鋼橋的形式見圖1，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖3。圖1鋼橋的形式圖2橋梁的簡化平面模型（取橋梁的一半）圖3剛桁架橋簡圖所用的桁架桿件有三種規(guī)格，見表1表1 鋼桁架桿件規(guī)格桿件截面號形狀規(guī)格頂梁及側(cè)梁1工字形400X400X12X12橋身弦桿2工字形400X300X12X12底梁3工字形400X400X16X16所用的材料屬性，見表2表2 材料屬性參數(shù)鋼材彈性模量EX2.1×1011泊松比PRXY0.3密度DENS78002 模型構(gòu)建 將下承式鋼桁梁橋的各部分桿件，包括頂梁及側(cè)梁，橋身弦桿，底梁均采用BEAM188單元，此空

4、間梁單元可以考慮所模擬桿件的軸向變形; 定義了一套材料屬性，各類桿件為鋼材，其對應(yīng)的參數(shù)如表2所示；根據(jù)表1中的桿件規(guī)格定義了三種梁單元截面，根據(jù)表1分別定義在相應(yīng)的梁上；建模時直接建立節(jié)點和單元，在后續(xù)按照先建節(jié)點再建桿的次序一次建模。構(gòu)建的桁架橋有限元分析模型如圖4所示。 為各桿件選定單元類型和截面類型后設(shè)置每根桿件劃分成4個單元將模型進行網(wǎng)格劃分。構(gòu)建的桁架橋有限元分析網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖5所示。 邊界條件為在梁的支座處即節(jié)點1處施加xyz三個方向的位移約束；在節(jié)點9處施加y方向的約束；在梁中兩點處即4、6節(jié)點處施加集中載荷y方向向下5000N；在梁中間點處即5節(jié)點處施加集中載荷y方向向下1

5、0000N。構(gòu)建的桁架橋有限元分析模型的邊界條件及施加荷載情況如圖6所示。圖4 桁架橋有限分析模型圖5桁架橋有限元分析網(wǎng)格劃分結(jié)果圖6構(gòu)建的桁架橋有限元分析模型的邊界條件即施加荷載情況3 求解分析圖7 模型求解的荷載數(shù)據(jù)條件圖8求解結(jié)果圖示圖9 模型最終變形圖圖10 模型等效應(yīng)力圖圖11 模型的總位移云圖圖12 模型Y方向位移圖13 軸力圖圖14 剪力圖圖15 彎矩圖 靜力分析：從桁架橋總位移云圖圖11中可以看到在集中力作用下橋面位移量中間處最大一次向兩側(cè)減小，可知橋的中央處變形最大，為危險的地方；從軸力圖圖13中可以看出中間豎直和兩邊支座處端斜桿所受軸力大，其上下弦桿和中間斜腹桿的軸力比較小，所以在靜載狀態(tài)下，可以看出中間豎直和兩邊支座處端斜桿容易產(chǎn)生疲勞破壞，在對該桁架橋進行強度校核時此處也是重點校核對象；從彎矩圖圖15中可以看到其上下橫向連接梁具有一定的彎矩值，說明在外力的作用下桁架出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)與其在靜載時的狀態(tài)有一定的聯(lián)系；從圖14和圖15中可以發(fā)現(xiàn)桁架桿系結(jié)構(gòu)中桿件的剪力和彎矩相對軸力來說都很小，可以說在靜載條件下，桁架橋主要受軸力的影響