重庆大学土木工程学院有限元ANSYS课程作业.docVIP

桁架桥的杆单元模型与梁单元模型的比较分析 该桁架桥模型为一工程实例，其相关参考资料如下：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。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1。通过两种不同的单元建立模型，比较两种不同单元建立的模型在其他条件相同情况的位移和轴力分析。 图1 桁架桥的简化平面模型-梁单元(取桥梁的一半) 图2 桁架桥的简化平面模型-杆单元(取桥梁的一半) 表1 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 桥身弦梁 底梁 一、BEAM单元模型建模过程如下： (1) 设置工作名称及图形标题  选择菜单项Utility Menu→File→Change Jobname，指定分析工作名称为TrussBridge；再通过菜单项Utility Menu→File→Change Title，指定图形显示区域的标题为Bridge。 (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences… → Structural → OK，通过Main Menu：Preprocessor 进入前处理器开始建模。 (3) 定义单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Beam: 2d elastic 3 → OK→ Close定义完单元类型关闭窗口。 图1.1 定义单元类型 图1.2定义实常数 (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 → Close。如图1.2 。 (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。如图1.3 。 图1.3定义材料参数 (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 →