ANSYS桁架桥静力学分析(附命令流和视频教程) |
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本文介绍简易桁架桥的静力学分析,适合入门进阶用户熟悉ANSYS软件GUI操作,学习APDL命令流,掌握桁架类结构建模方法,以及梁单元和壳单元的基本应用。 桁架桥的结构如下图所示,包括了端部斜拉杆,上下弦,横向连接梁,桥面等部分。端部斜拉杆,上下弦,横向连接梁采用beam188梁单元,桥面采用SHELL181壳单元。 左右两端添加有位移约束,中间加载有集中力,另外还考虑重力作用。 最后求解结构变形图,总位移云图,节点矢量位移图,内力图等。 建模分析过程GUI操作演示视频 视频来源网络出处不明。该视频重在演示软件操作过程,结果与下面整理的命令流文件结果有些许差异,不必纠结,重在了解分析求解过程。 命令流: /COM, Structural /TITLE,Truss Bridge Static Analysis /FILNAME,Girder,1 /PREP7 ET,1,BEAM188 !定义188号梁单元 ET,2,SHELL181 !定义181号壳单元 KEYOPT,1,3,3 !Cubic Form KEYOPT,2,3,2 !Full W/incompatible MP,EX,1,2.1E11 MP,PRXY,1,0.3 MP,DENS,1,7850 !定义钢结构材料 MP,EX,2,3.5E10 MP,PRXY,2,0.1667 MP,DENS,2,2500 !定义桥面材料 SECTYPE, 1, BEAM, I, , 0 SECOFFSET, CENT SECDATA,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0,0,0 SECTYPE, 2, BEAM, I, , 0 SECOFFSET, CENT SECDATA,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0,0,0 SECTYPE, 3, BEAM, I, , 0 SECOFFSET, CENT SECDATA,0.3,0.3,0.3,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0,0,0 sect,4,shell,, secdata, 0.3,2,0.0,3 secoffset,MID seccontrol,,,, , , , !定义单元截面形状 !****************模型***************** N,1 ,0,0,-5,,,, NGEN,4,4,ALL, , ,12, , ,1, ! X方向复制节点距离12,编号增加4 NGEN,2,1,ALL, , ,0, ,10,1, ! Z方向复制节点距离10,编号增加1 NGEN,2,1,2,10,4 , ,16, ,1, !Y方向对2,6,10号节点复制,距离16,编号增加1 NGEN,2,1,3,11,4, , ,-10,1, !Z方向对3,7,11号节点复制,距离-10,编号增加1 TYPE, 1 !选择1号单元类型 MAT, 1 !选择1号材料 REAL, ESYS, 0 SECNUM, 1 !选择1号截面 TSHAP,LINE !单元属性设置(1号截面) E,11,14 E,12,13 !建立桥端部斜杆单元 TYPE, 1 MAT, 1 REAL, ESYS, 0 SECNUM, 2 TSHAP,LINE !单元属性设置(更改为2号截面) E,2,6 E,6,10 E,10,14 E,1,5 E,5,9 E,9,13 E,3,7 E,7,11 E,4,8 E,8,12 E,1,2 E,3,4 E,5,6 E,7,8 E,9,10 E,11,12 E,13,14 !建立横向连接梁单元 TYPE, 1 MAT, 1 REAL, ESYS, 0 SECNUM, 3 TSHAP,LINE !单元属性设置(更改为3号截面) E,3,6 E,6,11 E,4,5 E,5,12 E,2,3 E,1,4 E,6,7 E,5,8 E,10,11 E,9,12 !建立上下弦单元 TYPE, 2 !选择2号壳单元 MAT, 2 !选择2号桥面材料 REAL, ESYS, 0 SECNUM, 4 !选4号厚度截面 TSHAP,QUAD !选择四边形单元 E,1,2,6,5 E,5,6,10,9 E,9,10,14,13 NSYM,X,14,ALL !所有节点以YOZ平民对称,节点编号增加14 ESYM, ,14,ALL !所有单元以YOZ平民对称 NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并重复节点单元,编号取小者 NUMCMP,ALL !压缩节点单元等编号 FINISH
/SOLU NSEL,S, , ,23,24 !选择桥一端的两个节点 D,ALL, , , , , ,UX,UY,UZ, , , NSEL,S, , ,13,14 !选择桥另一端的两个节点 D,ALL, , , , , , ,UY,UZ, , , NSEL,S, , ,1,2 !选择桥中间1,2号节点 F,ALL,FY,-10000 ALLSEL,ALL ACEL,0,10,0 !加载重力 ANTYPE,0 !静力学分析 SOLVE FINISH
/POST1 PLDISP,2 !显示变形形状(同时显示未变形的结构边线) PLNSOL, U,SUM, 0,1.0 !云图显示节点总位移 PLVECT,U, , , ,VECT,ELEM,ON,0 !矢量显示节点位移 AVPRIN,0, , ETABLE,zhou_i,SMISC, 1 !FX(Axial Force) AVPRIN,0, , ETABLE,zhou_j,SMISC, 7 !Ex(Axial Strain) AVPRIN,0, , ETABLE,jian_i,SMISC, 2 !My(Bending Moments) AVPRIN,0, , ETABLE,jian_j,SMISC, 8 !Ky(Curvature) AVPRIN,0, , ETABLE,wan_i,SMISC, 6 !SFY(SectionShear forces) AVPRIN,0, , ETABLE,wan_j,SMISC, 12 !SEY(Section Shear Strains) PRETAB,ZHOU_I,ZHOU_J,JIAN_I,JIAN_J,WAN_I,WAN_J Tips: 使用E命令,通过节点建立四边形壳单元时,命令流必须按照顺时针或逆时针依次书写节点编号。例如,上面命令流中E,1,2,6,5如果改为E,1,2,5,6这时会提示单元扭曲的错误。 ANSYS中施加重力加速度使用的命令是ACEL。需要注意重力加速度的实际作用方向与在ACEL命令中输入的方向是恰好相反的。HELP中对ACEL的介绍如下所示。 红色划线大致意思是:为了模拟重力(通过使用惯性效应),用ACEL命令在与重力相反的方向上加速结构体。 也可以这样理解。根据牛顿第二定律: F=m*a (1) 可得,F-m*a=0(2) 令F1=-m*a (2)式变为F+F1=0 (3) F1是惯性力,(3)和一般静力学平衡方程是一样的。不难看出,惯性力的方向总是和物体重力加速度的方向相反。ANSYS中的重力实际上是惯性力,因此其方向总是和你要施加的重力方向相反。 关于ETABLE命令的使用。每一种单元都有很多类型的结果数据输出,并且每种类型的结果数据都有相应的编号。这里查看Beam188的输出结果类型编号如下。如果需要其他单元类型的输出数据(如轴力,剪切力,弯矩等),可以在help中搜索该单元的详细介绍,查看其输出数据的编号。 BEAM188 Element Output Definitions |
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