基于 Ansys 的鋼桁架橋靜力和模態(tài)分析.pdf

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1、土木結(jié)構(gòu)分析專題陳晨20104336基于Ansys的鋼桁架橋靜力和模態(tài)分析陳晨20104336(西南交通大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院結(jié)構(gòu)2010-01班,四川成都)摘要:本文應(yīng)用Ansys軟件,采用有限元分析技術(shù)及其優(yōu)化技術(shù),分別采用GUI方式和命令流方式,對(duì)給定的一架鋼桁架簡(jiǎn)支梁橋進(jìn)行了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,對(duì)強(qiáng)度、內(nèi)力分布及前六屆振型狀況進(jìn)行了查看。關(guān)鍵詞:力學(xué);土木工程;橋梁工程;結(jié)構(gòu)分析1設(shè)計(jì)概況圖1鋼桁架橋簡(jiǎn)圖已知下承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋橋長(zhǎng)72米,每個(gè)節(jié)段12米,橋?qū)?0米,高16米。設(shè)橋面板為0.3米厚的混凝土板。桁架桿件規(guī)格有三種,見下表:表1鋼桁架橋桿件規(guī)格桿件截面號(hào)形狀

2、規(guī)格端斜桿1工字形400×400×16×16上下弦2工字形400×400×12×12橫向連接梁2工字形400×400×12×12其他腹桿3工字形400×300×12×12所用材料屬性如下表:表2材料屬性參數(shù)鋼材混凝土彈性模量EX2.1×10113.5×1010泊松比PRXY0.30.1667密度DENS785025002建立有限元模型2.1定義單元類型和選項(xiàng)MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,彈出“ElementTypes”選擇“StructuralBeam—3Delastic4”,單擊“Ok”,定義“BEAM

3、4”單元,如圖6-17。繼續(xù)單擊“Add”按鈕,選擇“StructuralShell—Elastic4node63”,定義“SHELL63”單元。得到如圖6-18所示的結(jié)果。最后單擊“Close”,關(guān)閉單元類型對(duì)話框。圖2單元類型對(duì)話框2.2定義梁?jiǎn)卧孛鍹ainMenu>Preprocessor>SectionsBeam>CommonSections,彈出“BeamTool”工具條,如圖6-19填寫。然后單擊“Apply”,如圖6-19填寫;然后單擊“Apply”,如圖6-19填寫,最后單擊“OK”。1圖3定義三種截面每次定義好截面之后,點(diǎn)擊“Preview”可以觀察截面

4、特性。以第一種工字鋼為例:圖4截面特性2.3定義實(shí)常數(shù)MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete,彈出“RealConstants”對(duì)話框,單擊“Add”按鈕,在:“ElementTypeforR…”對(duì)話框中選擇“Type1BEAM4”,在“RealConstantsSetNumber1,”對(duì)話框中,如圖6-22填寫。繼續(xù)單擊“Add”設(shè)置2號(hào)實(shí)常數(shù),在ElementTypeforR…對(duì)話框中選擇“Type2BEAM4”,在“RealConstantsSetNumber2,”對(duì)話框中,依次填寫“2、0.0141、0

5、.128e-3、0.415e-3、0.4、0.4”。繼續(xù)單擊“Add”設(shè)置3號(hào)實(shí)常數(shù),在ElementTypeforR…對(duì)話框中選擇“Type1BEAM4”,在“RealConstantsSetNumber3,”對(duì)話框中,依次填寫“3、0.0117、0.541e-4、0.324e-3、0.3、0.4”。繼續(xù)單擊“Add”設(shè)置4號(hào)實(shí)常數(shù),在ElementTypeforR…對(duì)話框中選擇“Type2SHELL63”,在“RealConstantsSetNumber3,”對(duì)話框中,“TK(I)”項(xiàng)中填寫“0.3”,其他項(xiàng)不寫。單擊“Close”關(guān)閉“RealConstants”對(duì)話

6、框。圖5定義殼單元實(shí)常數(shù)2.4定義材料屬性1MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels,彈出“DefineMaterialModelBehavior”對(duì)話框,在右邊的欄中連續(xù)雙擊“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”后,彈出“LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1”對(duì)話框,如圖6所示,在該對(duì)話框中“EX”后面的輸入欄輸入“2.1e11”,“PRXY”后面的輸入欄輸入“0.3”,單擊“OK”。圖6設(shè)置彈性模量、泊松比和密度繼續(xù)在“Def

7、ineMaterialModelBehavior”對(duì)話框,雙擊“Structural>Density”,彈出“DensityforMaterialNumber1”對(duì)話框,如圖6所示,在“DENS”后面的輸入欄輸入“7850”,單擊“OK”。設(shè)置好第一種鋼材材料之后,還要設(shè)置第二種混凝土橋面板材料?!癉efineMaterialModelBehavior”對(duì)話框的Material菜單中選擇“Newmodel”,按照默認(rèn)的材料編號(hào),點(diǎn)擊“OK”。這時(shí)“DefineMaterialModelBehavior”對(duì)話框左邊出

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